Өндөр технологийн үйлдвэрлэлд тантал ашиглах

Ухаалаг металл. Энэ нэр томъёо бизнесийн ертөнцөд 20-р зууны дунд үеэс гарч ирсэн. Ухаалаг металлыг материал болгон ашиглаж ирсэн өндөр технологиэлектроник, робот техникт ашигладаг. Эдгээр өндөр технологийн металлуудын нэг нь тантал юм. Өнөөдөр энэ нь хиймэл дагуулын холбоо, самбар дээрх систем, харилцаа холбооны төхөөрөмж гэх мэт ойлголтуудтай салшгүй холбоотой юм.

Тантал гэж юу вэ? Түүхэн баримтууд

Танталыг анх 1802 онд Шведийн эрдэмтэн А.Г. Швед, Финляндаас олдсон хоёр ашигт малтмалын Ekeberg . Энэ элементийн исэл нь маш тогтвортой байсан бөгөөд их хэмжээний хүчил ч түүний бүтцийг устгаж чадахгүй байв. Эрдэмтэд металыг хүчилээр ханаж болохгүй гэсэн сэтгэгдлийг төрүүлэв. Экеберг Зевсийн хүү Тантал хааны тухай домгийг санаж, шийтгэлийн үр дүнд өлсөж, цангаж чадахгүй байв. Түүний зовлонг тантал гурил гэж нэрлэдэг байв.

Тиймээс эрдэмтэн хэчнээн хичээсэн ч исэлээс цэвэр металлыг ялгаж чадаагүй тул өөрийн бүтээлийг тантал гурилтай харьцуулжээ. Тэрээр химийн элементийг тантал гэж нэрлэсэн бөгөөд энэ металлыг агуулсан эрдэсийг танталит гэж нэрлэсэн. Зөвхөн 1903 онд Германы Болтон V. хүлээн авсан цэвэр хэлбэрхуванцар металл тантал. Түүний аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл зөвхөн 1922 онд эхэлсэн. Танталын үйлдвэрлэлийн анхны дээж нь шүдэнзний толгойн хэмжээтэй байв. АНУ үүнийг анх үйлдвэрлэж байсан бөгөөд 1942 онд энэ металлыг үйлдвэрлэх үйлдвэр нээгдэв.

Танталын физик шинж чанар

Тантал гэж юу вэ? мөнгө- цагаан өнгө. Үүн дээр хүчтэй исэлдсэн хальс нь хар тугалгатай төстэй дүр төрхийг өгдөг. Металл нь өндөр хүч чадал, хатуулагтай бөгөөд нэгэн зэрэг уян хатан чанартай байдаг. Хуванцар чанараараа алттай харьцуулдаг.

Цэвэр хэлбэрээрээ энэ нь механик боловсруулалтанд бүрэн хамрагддаг. Энэ нь 0.04 мм хүртэл маш нимгэн давхаргад эргэлдэж, тамгалахад хялбар байдаг. Энэ нь өндөр чанартай утас үйлдвэрлэдэг. Тантал, энэ юу вэ? Энэ бол галд тэсвэртэй металл бөгөөд хайлах цэг нь ойролцоогоор 3000 градус юм. Энэ шинж чанараараа зөвхөн вольфрам, рени л давж гардаг. Түүний онцлог шинж чанаруудын нэг нь өндөр дулаан дамжуулалт юм. Үүн дээр үүссэн ислийн хальс хүртэл энэ шинж чанарыг бууруулдаггүй.

Химийн шинж чанар

Олон тооны органик болон органик бус хүчил - хлор, хүхрийн, давсны, азотын болон бусад түрэмгий орчин нь тантал дахь зэврэлт үүсгэдэггүй. Металлыг 200-аас 300 градус хүртэл халаахад исэлдэж, исэлдсэн хальсан дор хийн ханасан давхарга үүсдэг. Сул дорой Химийн шинж чанартантал нь цагаан алт, алтыг хайлуулдаг усан бүс нутагт ч уусахыг зөвшөөрдөггүй.

Практикт зэвэрдэггүй ган нь ашиглалтын явцад бага тэсвэртэй, тэдгээрээр хийсэн эд анги нь танталаар хийсэн бүтээгдэхүүнээс хамаагүй богино хугацаанд үйлчилдэг нь батлагдсан. Одоо байгаа бүх хүчлүүдээс зөвхөн гидрофторын хүчил л энэ металлыг уусгаж чадна.

Хайлш

Танталын хүчлийн тогтвортой эсэргүүцэл нь түүнийг металл хийц үйлдвэрлэхэд ашигладаг төрөл бүрийн хайлшийн нэмэлт болгон ашиглах боломжийг олгодог. Утас, тууз, хуудас, хоолой зэрэг цувисан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд гафни бүхий танталын хайлшийг ашигладаг. вольфрам ба тантал нь зүсэх оруулга хийхэд ашиглагддаг янз бүрийн зорилгоор. Ийм хайлш нь дараахь шинж чанартай байдаг.

• өндөр хүч чадал;
• хатуулаг нэмэгдсэн;
• исэлдүүлэхгүй байх;
• өндөр элэгдэлд тэсвэртэй байх;
• элэгдэлд тэсвэртэй;
• мэдэгдэхүйц зуурамтгай чанар байх;
• маш сайн бат бөх чанарыг хангана захын ирмэгхэрэгсэл.

7% вольфрам агуулсан тантал-волфрамын хайлш нь 1900 градус хүртэл температурыг тэсвэрлэх чадвартай. Энэ нь мэргэжилтнүүдийн сонирхлыг ихээхэн татдаг. Мөн 10% вольфрам агуулсан танталын хайлшаас хошууг хийдэг пуужингийн хөдөлгүүрүүд. Сансрын технологид дулаан багтаамж сайтай эсвэл галд тэсвэртэй материалыг ашигладаг тул танталтай хайлшийг ашигладаг. өргөн хэрэглээтүүний үйлдвэрлэлийн хувьд.

Хаягдлын үүрэг

Танталын хаягдал нь зах зээлд нийлүүлэх нийт бүтээгдэхүүний 30 хүртэлх хувийг эзэлж байна. Ихэнх металлыг хаягдал конденсаторуудаас авдаг. Тиймээс түүний нийлүүлэлт нь электроникийн үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанаас шууд хамаардаг.

Энэ нь эргээд дэлхийн эдийн засгийн нөхцөл байдлаас шалтгаална. Хаягдлын бусад эх үүсвэр нь ашигласан карбид юм. Гол элемент нь никель болох хайлшны хаягдал нь мөн тантал агуулдаг. Ирээдүйд хэрэглээний хог хаягдал энэ металлын чухал эх үүсвэр болно.

Тантал ашиглах

Металл өөрөө болон түүний хайлш нь үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Үүнийг хийхэд ашигладаг:

• хуурай электролитийн конденсатор;
• вакуум зуухны халаагуур;
• шууд бус халаалтын катодууд;
• зэврэлтээс хамгаалах төхөөрөмж;
• цөмийн реактор;
• хэт дамжуулагч;
• Нэвтрэх чадал нэмэгдсэн сум;
• өндөр нарийвчлалтай массын стандартууд;
• өндөр бат бөх зүсэх хэрэгсэл.

Металлын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь тантал конденсаторуудын ашиглалтын хугацааг уртасгахад хувь нэмэр оруулдаг. электрон системүүд 12 нас хүртэл.

Үнэт эдлэлийн үйлдвэрүүд цагаан алтны оронд цагны хайрцаг, бугуйвч хийхэд энэ металлыг ашигладаг. Тантал бүтээгдэхүүнийг эмнэлгийн салбарт ч ашигладаг. Энэ нь хүний ​​​​бие махбодоос татгалздаггүй тул үүнээс үүсдэг.

• гавлын ясны хавтан ба хэвлийн хөндий;
• хөлөг онгоцыг холбоход ашигладаг цаасан хавчаар;
• шөрмөсийг орлуулах зузаан утас;
• мэдрэлийн утаснуудыг оёх нимгэн утас.

ГОСТ металл

Тантал ба түүний ислийн ГОСТ-ийг тогтоох хэд хэдэн арга байдаг, жишээлбэл, фотометрийн болон спектрийн.

Спектрийн арга (ГОСТ 18904.8) нь тантал дахь кальци, вольфрам, зэс, кобальт, натри, молибдений хольц, түүний исэлийн агууламжийг тодорхойлдог. Шинжилгээний үр дүн нь янз бүрийн жингийн 2 тодорхойлолтоос олж авсан арифметик дундаж юм.

Фотометрийн арга (ГОСТ 18904.1) нь тантал, исэлд агуулагдах вольфрам ба молибдений массын хэмжээг тодорхойлдог. Энэ тохиолдолд шинжилгээний үр дүнг бие даасан дээжээс хийсэн 3 тодорхойлолтын арифметик дундажаар тооцно.

Танталын орд, олборлолт

Тантал гэж юу вэ? Энэ бол маш ховор металл юм. Цэвэр хэлбэрээр энэ нь бараг ажиглагддаггүй. Та үүнийг ашигт малтмалын найрлага, өөрийн нэгдлүүдийн хэлбэрээр уулзаж болно. Ашигт малтмалд энэ нь үргэлж ниобийтэй хамт байдаг бөгөөд энэ нь шинж чанараараа танталтай маш төстэй юм. Танталын нэгдлүүд, ашигт малтмалын ордууд дэлхийн олон оронд байдаг.

Хамгийн том нь Францад байрладаг. Энэ металлын нөөц Хятад, Тайландад өндөр байдаг. ТУХН-ийн орнуудад ордын хэмжээ хамаагүй бага байдаг. Дэлхийд жилд 420 тонн тантал олборлодог. Металл боловсруулдаг гол үйлдвэрүүд нь Герман, АНУ-д байдаг. Тантал ашиглах нь хамгийн сүүлийн газар биш электроникийн хурдацтай хөгжлөөс шалтгаалан энэхүү ховор металлын хомсдол үүсч, шинэ орд хайхад хүргэдэг.

Танталын үнэ

Танталын ихэнх хэсэг нь 60% хүртэл байдаг бөгөөд түүний хэрэглээ 20% орчим байдаг. Энэхүү ховор металлын үнэ хурдан өөрчлөгдөж болно. Үүний эрэлт хэрэгцээ сэргэж, дараа нь дахин буурдаг. Шинжээчдийн таамаглаж буйгаар эрэлт нийлүүлэлт ойрын жилүүдэд хэлбэлзэх бөгөөд энэ нь эдийн засгийн хүчин зүйлээс голлон шалтгаална.

Оросын зах зээл дээрх танталын 1 кг тутамд рублийн ойролцоо үнэ:

• хуудас - 65 660;
• бааранд - 73,030;
• утас - 73,700.

хэтийн төлөв

Илүү олон хүмүүс энэхүү ухаалаг металлыг анагаах ухааны салбарт нөхөн сэргээх мэс заслын хэрэгцээнд ашиглаж эхэлж байна. Энэ нь суулгац хийхэд хэрэглэгддэг. Тантал утас нь булчингийн эдийг нөхөж, утас нь ясыг бэхлэхэд, утас нь оёдол хийхэд ашиглагддаг. Дэлхийн агаарын тээврийн компаниуд томоохон дахин тоног төхөөрөмжтэй болж байгаатай холбогдуулан агаарын хөлгийн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд тантал ашиглах нь цаашид ч өсөх болно. Нисэх онгоцны үйлдвэрлэлийн хайлшийг онгоцны хөдөлгүүрт ашигладаг. Үүнээс гадна танталыг үйлдвэрлэлд идэвхтэй ашигласаар байна компьютерийн шинжлэх ухаан: процессор, принтер.

Химийн үйлдвэрт энэ металлын эрэлт бас буурахгүй байна. Энэ нь хлор, устөрөгчийн хэт исэл, олон хүчил үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Химийн инженерчлэл нь үүнийг түрэмгий орчинтой харьцах тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Металлургийн салбар нь тантал хайлшийн хамгийн ноцтой хэрэглэгч хэвээр байна. Дулаан дамжуулалтыг голчлон танталын уян хатан чанар, хатуулагтай хослуулан ашигладаг цөмийн эрчим хүчний салбарт түүний эрэлт нэмэгдэж байна.

Тантал(лат. Тантал), Та, химийн элементМенделеевийн үелэх системийн V бүлэг; атомын дугаар 73, атомын масс 180.948; металл саарал өнгөбага зэрэг хар тугалгатай. Энэ нь байгальд хоёр изотоп хэлбэрээр тохиолддог: тогтвортой 181 Ta (99.99%) ба цацраг идэвхт 180 Ta (0.012%; T ½ = 10 12 жил). Хиймэл аргаар олж авсан цацраг идэвхт бодисоос 182 Ta (T ½ = 115.1 хоног) цацраг идэвхт индикатор болгон ашигладаг.

Элементийг 1802 онд Шведийн химич A. G. Exberg нээсэн; эртний Грекийн домгийн баатрын нэрээр нэрлэгдсэн Тантал (танталыг цэвэр хэлбэрээр нь олж авахад бэрхшээлтэй байсан тул). Хуванцар металл Танталыг анх 1903 онд Германы химич В.Болтон гаргаж авсан.

Танталын байгальд тархалт.Дэлхийн царцдас дахь танталын дундаж агууламж (кларк) жингийн 2.5·10 -4% байна. Боржин ба тунамал бүрхүүлийн онцлог шинж чанар (дундаж агууламж 3.5 10 -4%); дэлхийн царцдасын гүн хэсгүүд, ялангуяа дээд хэсэгт танталын манти бага байдаг (хэт суурь чулуулагт 1.8 10 -6%). Ихэнх магмын чулуулаг болон биосферт тантал тархсан байдаг; гидросфер ба организм дахь түүний агууламж тогтоогдоогүй байна. Танталын 17 төрөлхийн ашигт малтмал, 60 гаруй тантал агуулсан эрдэс; Эдгээр нь бүгд магмын үйл ажиллагаатай холбоотой үүссэн (танталит, колумбит, лопарит, пирохлор болон бусад). Ашигт малтмалын хувьд тантал нь физик, химийн шинж чанараараа ижил төстэй байдаг тул ниобийтэй хамт олддог. Танталын хүдрийг боржин ба шүлтлэг чулуулгийн пегматит, карбонатит, гидротермаль судал, түүнчлэн практикт хамгийн чухал ач холбогдолтой шороон ордуудад мэддэг.

Танталын физик шинж чанар.Тантал нь куб биет төвтэй тортой (a = 3.296 Å); атомын радиус 1.46 Å, ионы радиус Ta 2+ 0.88 Å, Ta 5+ 0.66 Å; нягт 16.6 г/см 3 20 0С; t pl 2996 ° C; Tbp 5300 ° C; тодорхой дулаан 0-100°С-д 0.142 кЖ/(кг К); 20-100 ° C-д дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 54.47 Вт / (м К) . Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 8.0 10 -6 (20-1500 ° C); 0 ° С-ийн цахилгаан эсэргүүцэл 13.2 10 -8 ом м, 2000 ° C-д 87 10 -8 ом м. 4.38 К-т энэ нь хэт дамжуулагч болдог. Тантал нь парамагнит шинж чанартай, өвөрмөц соронзон мэдрэмж нь 0.849 10 -6 (18 ° C). Цэвэр тантал нь хүйтэнд даралтаар боловсруулагдсан уян хатан металл юм. Энэ нь завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн бууралтын харьцаатай болтлоо гажиж болно. Тантал нь -196 ° C хүртэл хөргөхөд уян хатан байдлаас хэврэг төлөвт шилжсэн нь илрээгүй. Танталын уян хатан байдлын модуль нь 25 ° C-д 190 Гн / м 2 (190 10 2 кгс / мм 2) байна. Өндөр цэвэршүүлсэн танталын суналтын бат бэх нь 27°С-т 206 MN/m2 (20.6 кгс/мм2), 490°C-д 190 MN/m2 (19 кгс/мм2); суналт 36% (27 ° C) ба 20% (490 ° C). Цэвэр дахин талстжуулсан танталын Бринеллийн хатуулаг нь 500 MN/m2 (50 кгс/мм2) юм. Танталын шинж чанар нь түүний цэвэршилтээс ихээхэн хамаардаг; устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн хольц нь металыг хэврэг болгодог.

Танталын химийн шинж чанар.Та атомын гадаад электронуудын тохиргоо 5d 3 6s 2 байна. Танталын хамгийн онцлог исэлдэлтийн төлөв нь +5; Исэлдэлтийн бага зэрэгтэй нэгдлүүд мэдэгдэж байгаа (жишээлбэл, TaCl 4, TaCl 3, TaCl 2), гэхдээ тэдгээрийн үүсэх нь ниобийтэй харьцуулахад танталын хувьд бага байдаг.

Химийн хувьд тантал хэвийн нөхцөлидэвхгүй (ниобийтэй төстэй). Агаарт цэвэр авсаархан тантал тогтвортой байдаг; 280 хэмд исэлдэж эхэлдэг. Энэ нь зөвхөн нэг тогтвортой исэлтэй байдаг - (V) Ta 2 O 5 нь хоёр өөрчлөлттэй байдаг: α-хэлбэр нь 1320 ° C-аас доош цагаан өнгөтэй, 1320 ° C-аас дээш температурт саарал өнгөтэй β-хэлбэр; хүчиллэг байдаг. 250 ° C-ийн температурт устөрөгчтэй хамт Тантал нь 20 ° C-д 20% хүртэл устөрөгч агуулсан хатуу уусмал үүсгэдэг; Үүний зэрэгцээ тантал нь хэврэг болдог; 800-1200 ° C-т өндөр вакуумд устөрөгч нь металаас ялгарч, уян хатан чанар нь сэргээгддэг. Ойролцоогоор 300 ° C-ийн температурт азотын хамт энэ нь хатуу уусмал ба нитридүүд Ta 2 N ба TaN үүсгэдэг; 2200 ° C-аас дээш өндөр вакуумд шингэсэн азот дахин металлаас ялгардаг. 2800 ° C хүртэл температурт Ta - C системд гурван үе шатыг тогтоосон: Тантал дахь нүүрстөрөгчийн хатуу уусмал, бага карбид T 2 C ба түүнээс дээш карбидын TaC. Тантал нь 250 ° C-аас дээш температурт галогентэй урвалд ордог (фтортой өрөөний температур), голдуу TaX 3 төрлийн галидыг үүсгэдэг (үүнд X = F, Cl, Br, I). Халах үед Ta нь C, B, Si, P, Se, Te, ус, CO, CO 2, NO, HCl, H 2 S-тэй харилцан үйлчилдэг.

Цэвэр тантал нь олон төрлийн шингэн металлын нөлөөнд маш тэсвэртэй байдаг: Na, K ба тэдгээрийн хайлш, Li, Pb болон бусад, мөн U - Mg, Pu - Mg хайлш. Тантал нь ихэнх органик бус болон органик хүчлүүд: азот, давс, хүхэр, перхлорт болон бусад, aqua regia, түүнчлэн бусад олон түрэмгий орчинд маш өндөр зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Тантал нь фтор, устөрөгчийн фтор, фторын хүчил ба түүний азотын хүчил, шүлтийн уусмал, хайлмалтай холилддог. Танталийн хүчлүүдийн давсыг мэддэг - xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O ерөнхий томьёотой танталатууд: метатанталатууд MeTaO 3, ортотанталууд Me 3 TaO 4, Me 5 TaO 5 төрлийн давсууд, Ме нь шүлтлэг металл юм; устөрөгчийн хэт исэл байгаа тохиолдолд пертанталатууд бас үүсдэг. Хамгийн чухал нь шүлтлэг металл танталатууд - KTaO 3 ба NaTaO 3; Эдгээр давс нь төмөр цахилгаан .

Тантал авах.Тантал агуулсан хүдэр нь ховор, нарийн төвөгтэй, Танталд ядуу; зуу хүртэлх хувь (Ta, Nb) 2 O 5 агуулсан хүдэр болон цагаан тугалганы баяжмалыг ангижруулах хайлуулах шаарыг боловсруулдаг. Тантал, түүний хайлш, нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх үндсэн түүхий эд нь ойролцоогоор 8% Ta 2 O 5 ба 60% ба түүнээс дээш Nb 2 O 5 агуулсан танталит ба лопаритын баяжмал юм. Баяжмалыг ихэвчлэн гурван үе шаттайгаар боловсруулдаг: 1) нээх, 2) Ta ба Nb-ийг ялгаж, тэдгээрийн цэвэр нэгдлүүдийг олж авах, 3) Ta-г багасгах, цэвэршүүлэх. Танталит баяжмалыг хүчил эсвэл шүлтээр задалдаг, лопаритын баяжмалыг хлоржуулдаг. Ta ба Nb-ийг ялган авч, жишээлбэл, гидрофторын хүчлийн уусмалаас трибутил фосфатаар эсвэл хлоридыг шулуутгах замаар цэвэр нэгдлүүдийг гаргаж авдаг.

Металл танталыг үйлдвэрлэхийн тулд нэг эсвэл хоёр үе шаттайгаар хөө тортогтой Ta 2 O 5-аас ангижруулдаг (1800-ийн температурт CO эсвэл H 2-ийн агаар мандалд Ta 2 O 5-ийн хөө тортогтой холилдсон TaC-ийг урьдчилан бэлтгэх замаар) 2000 ° C); K 2 TaF 7 ба Ta 2 O 5 агуулсан хайлмалаас электрохимийн аргаар ангижруулж, халах үед натрийн K 2 TaF 7-аар ангижруулна. Хлоридын дулааны диссоциаци эсвэл түүнээс устөрөгчтэй танталыг багасгах үйл явц бас боломжтой. Компакт металлыг вакуум нуман, электрон цацраг эсвэл плазмын хайлуулах, эсвэл аргаар үйлдвэрлэдэг нунтаг металлурги. Нунтагласан ембүү буюу гулдмайг даралтаар боловсруулдаг; өндөр цэвэр танталын нэг талстыг тигельгүй электрон цацрагийн бүсийн хайлуулах замаар олж авдаг.

Танталын хэрэглээ.Тантал нь олон тооны үнэ цэнэтэй шинж чанартай байдаг - сайн уян хатан чанар, бат бөх, гагнах чадвар, дунд зэргийн температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй, уурын даралт бага, дулаан дамжуулах өндөр коэффициент, электроны бага ажиллагаа, анод хальс үүсгэх чадвар (Ta 2 O 5) тусгай диэлектрик шинж чанартай ба "биеийн амьд эд эстэй зохицдог. Эдгээр шинж чанаруудын ачаар танталыг электроник, химийн инженерчлэл, цөмийн эрчим хүч, металлурги (үйлдвэрлэл) зэрэгт ашигладаг. халуунд тэсвэртэй хайлш, зэвэрдэггүй ган), анагаах ухаанд; TaC хэлбэрээр хатуу хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цэвэр тантал нь хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн цахилгаан конденсатор, электрон чийдэнгийн эд анги, химийн үйлдвэрлэлийн зэврэлтэнд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. хиймэл эслэг, лабораторийн шилэн эдлэл, металл хайлуулах тигель (жишээлбэл, газрын ховор элемент) болон хайлш, халаагч өндөр температурт зуух; цөмийн эрчим хүчний системийн дулаан солилцуур. Мэс засалд танталаар хийсэн хуудас, тугалган цаас, утас зэргийг яс, мэдрэлийг бэхлэх, оёх зэрэгт ашигладаг. Танталын хайлш, нэгдлүүдийг ашигладаг.

Тантал бол язгууртны бүлэгт хамаарах тусгай төрлийн металл юм. Энэ нь 1802 онд нээгдсэн боловч залуу элемент гэж тооцогддог. Энэ нь ховор хэдий ч үнэт эдлэл төдийгүй үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь ялангуяа электроникийн хувьд түгээмэл байдаг - бараг бүх төхөөрөмж үүнийг найрлагад агуулдаг.

Энэ металлын хэрэглээ өнгөрсөн зууны 40-өөд оноос эхэлсэн бөгөөд өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Тэрээр хүч чадлын шинж чанар нэмэгдсэний улмаас алдартай болсон. Гэсэн хэдий ч энэ нь маш олон өвөрмөц физик, химийн шинж чанартай байдаг.

Физик ба химийн шинж чанар

Энэ металлын физик шинж чанаруудын дотроос өндөр хайлах цэгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд энэ нь Цельсийн 3017 хэм бөгөөд энэ нь түүнийг олон аналогиас ялгаж өгдөг. Үүнээс шалтгаалан энэ нь эрс тэс нөхцөлд тэсвэртэй байх шаардлагатай газруудад ашиглагддаг. Үүний зэрэгцээ, танталын шинж чанар нь уян хатан чанар, хатуулаг зэргийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн хослол нь байгальд маш ховор байдаг.

Тантал хайлах цэг нь 3017 ° C байна.

Танталын дээрх шинж чанарууд нь металыг ямар ч аргаар боловсруулах боломжийг олгодог тусгай хүчин чармайлт, шаардлагатай хэлбэр, хэмжээг бий болгох. Атомын тусгай бүтэц нь өндөр хариуцлагатай бүтцийн эд анги, механизмыг бий болгоход маш чухал юм. Тантал нь хуурамчаар үйлдэх, өнхрөхөд сайнаар нөлөөлдөг. Энэ тохиолдолд хүйтэн хэв гажилтын аргыг мөн амжилттай ашиглаж болно. Өндөр дулаан дамжуулалтыг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Баярлалаа өндөр нягтралтайметаллаар жижиг араа, элэгдэлд тэсвэртэй, удаан ашигласны дараа эвдэрдэггүй цахилгаан хэрэгслийн эд анги үйлдвэрлэх боломжтой.

Зарим тохиолдолд хийн шингээгч болгон ашигладаг. Цахим тохиргоог ялгах хэрэгтэй: металл байна янз бүрийн шинж чанаруудхэвийн төлөвт цахилгаан дамжуулах чанар ба at өндөр температур.

Тантал хэсгүүдийн холболтыг гагнах, гагнах эсвэл тавлах замаар хийж болно. Чанараас хойш хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг арга бол гагнуур юм гагнуурөндөр хүч чадал, бие махбодийн стресст тэсвэртэй байдгаараа онцлог.

Химийн шинж чанаруудын дотроос исэлдэлт, шүлтийн өндөр эсэргүүцлийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч хайлуулах үед шүлтийн нөлөөнд хэсэгчлэн нөлөөлдөг. 250 хэмээс доош температурт исэлдүүлэх боломжгүй.

Энэ металлын химийн шинж чанар нь шилтэй маш төстэй юм. Усны фтор болон азотын хүчлийг хэрэглэхгүй бол хүчилд уусгах нь бараг боломжгүй юм. Хүхрийн хүчилд өртөх хүртэл металлын бүтэц, хэлбэрт нөлөөлдөггүй. Магадгүй зөвхөн гадаргуу дээр жижиг хальс харагдах болно. Түүнчлэн далайн усанд удаан хугацаагаар өртөх үед энэ нь устахгүй.

Танталыг байгальд олж илрүүлэх, үйлдвэрлэх

Тантал нь химийн элементийн хувьд байгальд маш ховор бөгөөд дэлхийн царцдасын ердөө 0.0002%-ийг эзэлдэг. Энэ нь маш ховор цэвэр хэлбэрээр, ихэвчлэн янз бүрийн ашигт малтмалын найрлагад, өөр металл - ниобиумын ойролцоо байдаг.

Энэ элементийн ордууд олон оронд байдаг. Их хэмжээний ордууд Франц, Египет, Хятад, Тайландад байдаг. Гэхдээ энэ элементийн хамгийн том ордууд Австралид байдаг. Жилд 400 гаруй тонн тантал олборлодог. Үүний зэрэгцээ түүнийг ашиглах хэрэгцээ байнга нэмэгдэж байгаа нь энэ металлыг ашиглан үйлдвэрлэсэн цахилгааны инженерийн хэмжээ нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Үүний үндсэн дээр шинэ ордуудын ашиглалт байнга явагдаж байна.

Манай улсад танталын үйлдвэрлэл Соликамскийн магнийн үйлдвэрт төвлөрдөг. Металлыг лопаритын баяжмалыг боловсруулсны дараа гаргаж авдаг. Бусад оронд рутил, струверит, танталит, колумбит зэрэг бусад ашигт малтмалыг бас ашигладаг.

Энэ металлын дэлхийн хамгийн том үйлдвэрлэгчид бол АНУ, Япон, Хятад юм. Дэлхийн үйлдвэрлэгчдийн тоо 40 пүүсээс хэтрэхгүй. Зардал - кг тутамд 1000 доллараас.

Тантал дээр суурилсан хайлш

Тусгай физик шинж чанараас шалтгаалан энэ металлыг цэвэр хэлбэрээр нь ихэвчлэн үйлдвэрт ашигладаг. Гэсэн хэдий ч хүч чадал, өндөр температурт тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд үүн дээр суурилсан хайлшийг ашиглаж, зохих хайлшлах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэмж болно.

Тантал хайлш нь 1700 градусын температурт хатуу төлөвийг хадгалж чаддаг. Энэ нь эрчим хүчний салбар, химийн үйлдвэр, өндөр нарийвчлалтай төхөөрөмж үйлдвэрлэх, металлургийн салбарт танталын нэгдлүүдийг ашиглахад зайлшгүй шаардлагатай. Ихэнхдээ янз бүрийн хайлшийг сансрын пуужин барихад ашигладаг.

Ашигласан хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн төрөл нь хүссэн эцсийн шинж чанараас хамаарна. Ажлын чанарыг сайжруулахын тулд хайлшийг сайжруулсан уян хатан чанарыг өгдөг элементүүдийг ашигладаг.

Хайлш дахь танталыг ихэвчлэн суурь болгон ашигладаггүй, харин хайлшийн бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Төрөл бүрийн материалд нэмэлт нь өндөр температур, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Тантал конденсаторын диаграмм

Тантал TAV-10 нь энэ металл дээр суурилсан өргөн хэрэглэгддэг хайлш юм. Энэ нь вольфрам нэмсэнээр үйлдвэрлэгддэг бөгөөд хэмжээ нь 10% орчим байдаг. Үүний үр дүнд дулааны эсэргүүцэл сайжирсан материал бий болно. Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хүний ​​арьсыг цочроодоггүй тул халаалтын элементүүдийг үйлдвэрлэх, эмнэлгийн зориулалтаар ашигладаг.

Танталын хэрэглээ

Танталыг ашиглах нь зөвхөн нэг бүсээр хязгаарлагдахгүй. Танталын бүтээгдэхүүнийг хамгийн их ашигладаг газруудыг тодруулах шаардлагатай.

1. Металлурги. Энэ металлын бараг тал хувийг металлургийн үйлдвэрт ашигладаг. Энэ нь янз бүрийн хайлш, ялангуяа өндөр температурт тэсвэртэй зэврэлтээс хамгаалах ган үйлдвэрлэхэд хялбар байдагтай холбоотой юм. Тантал утсыг ашигладаг янз бүрийн талбаруудхүч чадал, дулааны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай газар. Тантал карбидыг мөн галд тэсвэртэй металлын тигель үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг.
2. Электроникийн инженер. 25 орчим хувийг цахилгаан инженер, цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ элементийг ашигладаг конденсаторууд нь үйл ажиллагааны тогтвортой байдал нэмэгдсэнээр тодорхойлогддог. Түүнээс гадна конденсаторын гадаргууг эвдэрсэн тохиолдолд тантал оксидын хальс үүсдэг бөгөөд энэ нь түүнийг хамгаалдаг. Түүнчлэн анод, катод, чийдэн болон бусад элементүүдийг тодруулах шаардлагатай. металл эд анги, тэдгээрийг мөн түүний үндсэн дээр үйлдвэрлэдэг.
3. Химийн үйлдвэр. Үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүний тавны нэгийг химийн үйлдвэрт ашигладаг. Энэ нь ихэнх хүчил, давс, шүлтлэгт тэсвэртэй байдагтай холбоотой юм.
4. Эм. Анагаах ухаанд танталыг яс, пластик мэс засал зэрэг салбарт ашигладаг. Энэ материалын элементүүд нь ясыг хамтад нь барьж, органик эдийг цочроохгүйгээр хүч чадлыг нэмэгдүүлдэг.
5. цэргийн хүрээ. Цэргийн салбарт бай нь тантал болон хуримтлагдсан сумны бүрхүүлээр хийгдсэн байдаг.
6. Багаж хэрэгсэл. Энэ металл нь хий шингээх шинж чанартай тул нарийн багаж, хяналтын төхөөрөмж, төрөл бүрийн диафрагм, вакуум төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.
7. Цөмийн эрчим хүч. Энэ хэсэгт метал нь дулаан солилцооны үүрэг гүйцэтгэдэг.

Танталын цар хүрээ нь зөвхөн үйлдвэрлэлийн бага хэмжээгээр хязгаарлагддаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үйлдвэрлэлийн хэмжээ нэмэгдвэл хамрах хүрээ нэлээд тэлнэ.

Тантал (Ta) нь атомын дугаар 73, атомын жин нь 180.948 элемент юм. Энэ бол Дмитрий Иванович Менделеевийн үечилсэн системийн зургаа дахь үе буюу тавдугаар бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элемент юм. Хэвийн нөхцөлд чөлөөт төлөвт байгаа тантал нь бага зэрэг хар тугалганы өнгө бүхий цагаан алт саарал металл бөгөөд энэ нь исэлдлийн хальс (Ta 2 O 5) үүссэний үр дагавар юм. Тантал бол хүнд, галд тэсвэртэй, нэлээд хатуу, гэхдээ хэврэг биш металл бөгөөд үүний зэрэгцээ маш уян хатан, сайн боловсруулах боломжтой, ялангуяа цэвэр хэлбэрээрээ.

Байгальд тантал нь хоёр изотоп хэлбэрээр олддог: тогтвортой 181 Ta (99.99%) ба цацраг идэвхт 180 Ta (0.012%), хагас задралын хугацаа 10 12 жил. Зохиомлоор олж авсан цацраг идэвхт бодисын 182 Ta (хагас задралын хугацаа 115.1 хоног) нь изотопын илрүүлэгч болгон ашигладаг.

Элементийг 1802 онд Шведийн химич А.Г.Экеберг Финланд, Шведэд олдсон хоёр эрдсээр нээсэн. Баатрын нэрээр нэрлэгдсэн эртний Грекийн домогТантал нь тусгаарлахад хэцүү байдаг тул . Удаан хугацааны туршид Колумб (ниоби) агуулсан колумбит ба тантал агуулсан танталитыг нэг, ижил гэж үздэг. Эцсийн эцэст эдгээр хоёр элемент нь бие биенийхээ байнгын хамтрагчид бөгөөд олон талаараа ижил төстэй байдаг. Энэ үзэл бодол нь бүх орны химичүүдийн дунд удаан хугацааны туршид үнэн гэж тооцогддог байсан бөгөөд зөвхөн 1844 онд Германы химич Генрих Роуз дахин янз бүрийн газраас ирсэн Колумбит, танталитуудыг судалж, тэдгээрээс танталтай төстэй шинэ металлыг олсон байна. Энэ нь ниобий байсан. Хуванцар цэвэр металл танталыг анх Германы эрдэмтэн В.фон Болтон 1903 онд гаргаж авсан.

Танталын ашигт малтмалын гол ордууд нь Финлянд, Скандинав, Хойд Америк, Бразил, Австрали, Франц, Хятад болон бусад хэд хэдэн оронд байрладаг.

Тантал нь хэд хэдэн үнэ цэнэтэй шинж чанартай байдаг - сайн уян хатан чанар, өндөр бат бэх, гагнах чадвар, дунд зэргийн температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй болон бусад олон чухал чанарууд - далан гурав дахь элементийг ашиглах нь маш өргөн юм. Танталын хэрэглээний хамгийн чухал салбар бол электроник, механик инженерчлэл юм. Дэлхийн танталын үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэг нь цахилгаан, вакуум үйлдвэрлэлд ногддог. Электроникийн хувьд электролитийн конденсатор, өндөр чадлын чийдэнгийн анод, сүлжээг хийхэд ашигладаг. Химийн үйлдвэрт танталыг хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг машины эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг, учир нь энэ элемент нь химийн онцгой эсэргүүцэлтэй байдаг. Тантал нь aqua regia шиг химийн түрэмгий орчинд ч уусдаггүй! Танталын тигелд металл, тухайлбал газрын ховор элемент хайлдаг. Үүнээс өндөр температурт зуухны халаагуур хийдэг. Тантал нь хүний ​​биеийн амьд эд эстэй харилцан үйлчлэлцдэггүй, тэдэнд хор хөнөөл учруулахгүй тул яс хугарах үед ясыг бэхлэх зорилгоор мэс засалд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ийм үнэ цэнэтэй металлын гол хэрэглэгч нь металлурги (45% -иас дээш) юм. AT өнгөрсөн жилтантал нь хүнд даацын, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй тусгай гангийн хайлшны элемент болгон улам бүр ашиглагдаж байна. Нэмж дурдахад, олон бүтцийн материалууд дулаан дамжилтын чанараа хурдан алддаг: тэдгээрийн гадаргуу дээр дулаан дамжуулалт муутай исэл эсвэл давсны хальс үүсдэг. Тантал болон түүний хайлшаар хийсэн бүтэц нь ийм асуудалтай тулгардаггүй. Тэдгээр дээр үүссэн оксидын хальс нь нимгэн бөгөөд дулааныг сайн дамжуулдаг, үүнээс гадна зэврэлтээс хамгаалах шинж чанартай байдаг.

Зөвхөн цэвэр тантал төдийгүй түүний нэгдлүүд нь үнэ цэнэтэй юм. Тиймээс тантал карбидын өндөр хатуулаг нь өндөр хурдтай металл хайчлах зориулалттай карбидын хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Тантал-волльфрамын хайлш нь тэдгээрээс хийсэн эд ангиудыг халуунд тэсвэртэй болгодог.

Биологийн шинж чанар

Биологийн өндөр зохицолтой - бие махбодийг цочроох, үгүйсгэхгүйгээр амьд эд эстэй харилцах чадвартай тул тантал нь анагаах ухаанд, ялангуяа нөхөн сэргээх мэс засалд - хүний ​​биеийг сэргээхэд өргөн хэрэглэгддэг. Нимгэн тантал хавтанг гавлын ясыг гэмтээхэд ашигладаг - тэдгээр нь гавлын ясны хугарлыг хаадаг. Тантал хавтангаар хиймэл чих хийсэн бол гуяны арьс маш сайн, хурдан үндэслэж, хиймэл эрхтэн нь жинхэнээс нь ялгагдахгүй байсныг анагаах ухаан мэддэг. Тантал утас нь гэмтсэн булчингийн эдийг нөхөн сэргээхэд ашиглагддаг. Мэс засалчид мэс заслын дараа хэвлийн хөндийн ханыг тантал хавтангаар бэхлэнэ. Цусны судсыг хүртэл тантал үдээс ашиглан холбож болно. Энэхүү өвөрмөц материалын сүлжээг нүдний протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Шөрмөсийг энэ металлын утаснуудаар сольж, бүр оёдог мэдрэлийн утас.

Танталын пентоксид Ta 2 O 5 нь тийм ч өргөн хэрэглэгддэггүй - түүний бага хэмжээний төмрийн триоксидтэй хольцыг цусны бүлэгнэлтийг хурдасгахад ашиглахыг санал болгож байна.

Сүүлийн 10 жилд хүний ​​биед эерэг биологийн процессыг идэвхжүүлэхийн тулд богино зайн статик цахилгаан орон ашиглахад үндэслэсэн анагаах ухааны шинэ салбар хөгжиж байна. Түүгээр ч зогсохгүй цахилгаан орон нь ердийн цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр эсвэл батерейны тэжээлээр биш, харин янз бүрийн зориулалтаар имплант дээр хуримтлагдсан бие даасан ажилладаг цахилгаан бүрхүүлээс (нөхөн олгогдоогүй цахилгаан цэнэгийг удаан хугацаанд хадгалдаг диэлектрик) үүсдэг. анагаах ухаанд.

Одоогийн байдлаар танталын пентоксидын цахилгаан хальсыг анагаах ухааны дараахь чиглэлээр ашиглах эерэг үр дүн гарч байна: эрүү нүүрний мэс засал (Ta 2 O 5-ээр бүрсэн суулгацыг ашиглах нь гажиг үүсэхээс сэргийлдэг. үрэвсэлт үйл явц, суулгацыг сийлбэрлэх хугацааг багасгадаг); ортопедийн шүдний эмчилгээ (акрилийн хуванцараар хийсэн протезийг танталын пентоксидын хальсаар бүрхэх нь акрилатыг үл тэвчихээс үүдэлтэй эмгэгийн бүх илрэлийг арилгадаг); мэс засал (гажиг эмчлэхэд цахилгаан түрхэгч ашиглах). арьсурт хугацааны эдгэрээгүй шархны процесс, ор дэрний шарх, нейротрофийн шарх, дулааны гэмтэлтэй холбогч эд); гэмтэл, ортопед (цахилгаан бүрхүүлийн хальснаас үүссэн статик талбайн нөлөөн дор хүний ​​яс-булчингийн тогтолцооны хугарал, өвчний эмчилгээнд ясны эдийн хөгжлийг хурдасгах).

Эдгээр бүх шинжлэх ухааны өвөрмөц хөгжил нь Санкт-Петербургийн Улсын Цахилгаан Техникийн Их Сургуулийн (LETI) мэргэжилтнүүдийн шинжлэх ухааны ажлын ачаар боломжтой болсон.

Өвөрмөц тантал пентоксидын бүрээсийг аль хэдийн ашиглаж байгаа эсвэл нэвтрүүлж байгаа дээрх газруудаас гадна хамгийн их бүтээн байгуулалтууд байдаг. эхний үе шатууд. Үүнд: анагаах ухааны дараах салбаруудад зориулсан бүтээн байгуулалтууд орно: гоо сайхан ("алтан утас" -ыг орлох танталын пентоксидын бүрээс дээр суурилсан материал үйлдвэрлэх); зүрхний мэс засал (цахилгаан хальс наах дотоод гадаргуухиймэл судаснууд, цусны бүлэгнэл үүсэхээс сэргийлдэг); үе мөчний мэс засал (ясны эдтэй байнгын харилцан үйлчлэлцдэг протезээс татгалзах эрсдэлийг бууруулах). Үүнээс гадна, энэ нь бий болгодог мэс заслын хэрэгсэлтанталын пентоксидын хальсаар бүрсэн.

Тантал нь түрэмгий хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд маш тэсвэртэй байдаг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд үүнийг олон баримт нотолж байна. Тиймээс 200 ° C-ийн температурт энэ метал далан хувь нь азотын хүчилд өртдөггүй! 150 ° C-ийн температурт хүхрийн хүчилд тантал зэврэлт ажиглагддаггүй, 200 ° C-д металл зэврдэг, гэхдээ жилд ердөө 0.006 мм!

Хийн устөрөгчийн хлорид ашигладаг нэг аж ахуйн нэгжид эд ангиудыг ашигладаг тохиолдол байдаг зэвэрдэггүй гангаар хийсэнхэдэн сарын дараа эвдэрсэн. Гэсэн хэдий ч ган нь танталаар солигдсон даруйд хамгийн нимгэн хэсгүүд (0.3 ... 0.5 мм зузаантай) хүртэл бараг хязгааргүй болж хувирав - тэдний ашиглалтын хугацаа 20 жил хүртэл нэмэгдэв!

Тантал нь никель, хромтой хамт зэврэлтээс хамгаалах бүрхүүл болгон өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр нь янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй хэсгүүдийг хамардаг: тигель, хоолой, хуудас, пуужингийн цорго гэх мэт. Түүнээс гадна, тантал бүрэх материал нь маш олон янз байж болно: төмөр, зэс, бал чулуу, кварц, шил гэх мэт. Хамгийн сонирхолтой нь танталын бүрээсний хатуулаг нь цэвэршүүлсэн хэлбэрийн техникийн танталаас 3-4 дахин их байдаг!

Тантал нь маш үнэ цэнэтэй металл учраас түүний түүхий эдийг хайх ажил өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Энгийн боржин чулуунд бусад үнэ цэнэтэй элементүүдээс гадна тантал агуулагддаг болохыг эрдэс судлаачид олж тогтоожээ. Бразилд боржин чулуулагаас тантал гаргаж авах оролдлого хийсэн боловч металыг олж авсан аж үйлдвэрийн цар хүрээийм үйлдвэрлэл хүлээж аваагүй - үйл явц нь маш үнэтэй, хэцүү болсон.

Орчин үеийн электролитийн тантал конденсаторууд нь тогтвортой ажиллагаатай, найдвартай, удаан эдэлгээтэй байдаг. Төрөл бүрийн электрон системд ашигладаг энэхүү материалаар хийсэн бяцхан конденсаторууд нь дээр дурдсан давуу талуудаас гадна нэг онцлог шинж чанартай байдаг: тэд үйлдвэрлэх боломжтой. өөрийн засварганцаараа! Энэ нь яаж болдог вэ? Тусгаарлагчийн бүрэн бүтэн байдал нь хүчдэлийн уналтаас болж эсвэл өөр шалтгаанаар эвдэрсэн гэж бодъё - тэр даруй эвдэрсэн газарт дахин тусгаарлагч исэл хальс үүсч, конденсатор юу ч болоогүй юм шиг ажилласаар байна!

20-р зууны дундуур гарч ирсэн "ухаалаг металл" гэсэн нэр томъёог ухаалаг машин ажиллуулахад тусалдаг металлыг танталтай холбож болох нь дамжиггүй.

Зарим бүс нутагт тантал нь цагаан алтыг орлож, заримдаа бүр өрсөлддөг! Тиймээс үнэт эдлэлийн ажилд тантал нь бугуйвч, цагны хайрцаг болон бусад үнэт эдлэл үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй үнэт металлыг орлуулдаг. Өөр нэг хэсэгт тантал нь цагаан алттай амжилттай өрсөлддөг - энэ металлаар хийсэн стандарт аналитик жин нь чанарын хувьд цагаан алтнаас доогуур байдаггүй.

Нэмж дурдахад тантал нь автомат үзэгний үзүүрийг үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй иридиумыг орлуулагч болгон ашигладаг.

Өвөрмөц химийн шинж чанараараа тантал нь катодын материал болгон ашиглах боломжтой болсон. Тиймээс тантал катодыг алт, мөнгийг электролитийн аргаар ялгахад ашигладаг. Тэдний үнэ цэнэ нь үнэт металлын тунадасыг танталд хор хөнөөл учруулахгүй aqua regia-ээр угааж чаддагт оршдог.

Шведийн химич Экеберг шинэ бодисыг хүчилээр ханах гэж оролдохдоо түүний "цангалтад" цохиулж, шинэ элементийг хүндэтгэн нэрлэсэн нь ид шидийн биш юмаа гэхэд бэлгэдлийн чанартай зүйл байгааг гарцаагүй ярьж болно. өөрийн хүүгээ алж, бурхадаас урвасан домогт хорон санаатны тухай. Хоёр зуун жилийн дараа энэ элемент нь хүнийг шууд утгаараа "оёж", тэр ч байтугай шөрмөс, мэдрэлийг нь "солих" чадвартай болох нь тогтоогджээ! Газар доорх ертөнцөд шаналж, хүний ​​тусламжтайгаар гэм буруугаа цайруулж, бурхнаас өршөөл гуйхыг хичээж байгаа нь харагдаж байна ...

Өгүүллэг

Тантал бол эртний Грекийн домгийн баатар, Зевсийн хүү Лиди буюу Фригийн хаан юм. Тэрээр олимпийн бурхдын нууцыг дэлгэж, найрнаас нь амбрози хулгайлж, Олимпийн тамирчдыг өөрийн хүү Пелопсын шарилаар бэлтгэсэн хоолоор дайлж, мөн түүнийг алсан. Түүний харгис хэрцгий байдлын төлөө Танталийг бурхад өлсгөлөн, цангаж, Үхэгсдийн оронд айдас түгшүүрээр мөнхийн тарчлаан шийтгэх ял оноожээ. Тэр цагаас хойш тэрээр тунгалаг тунгалаг усанд хүзүүгээ хүртэл зогсож, боловсорч гүйцсэн жимсний жин дор мөчрүүд толгой руугаа бөхийж байв. Зөвхөн тэр цангаж, өлсгөлөнг нь тайлж чадахгүй - тэр согтохыг оролдсон даруйд ус нь доошилж, мөчрүүд нь өлсгөлөн алуурчны гарт салхинд өргөгддөг. Танталын толгой дээр чулуу унжсан бөгөөд энэ нь ямар ч үед нурж, азгүй нүгэлтнийг айж эмээж үүрд шаналахад хүргэдэг. Энэхүү домгийн ачаар тэвчихийн аргагүй зовлон зүдгүүр, өөрийгөө тарчлалаас ангижруулах бие махбодийн бус оролдлогыг илэрхийлсэн "тантал тарчлал" гэсэн үг бий болсон. Шведийн химич Экеберг 1802 онд нээсэн "дэлхийг" хүчилд уусгаж, түүнээс шинэ элемент ялгах гэсэн амжилтгүй оролдлогын явцад түүний санаанд ийм илэрхийлэл орж ирсэн бололтой. Эрдэмтэд нэг бус удаа зорилгодоо ойртсон мэт санагдаж байсан ч шинэ металлыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарлаж чадаагүй юм. Шинэ элементийн "шахидал" нэр ингэж гарч ирэв.

Танталыг нээсэн нь өөр нэг элемент болох ниобиумыг нээсэнтэй нягт холбоотой бөгөөд энэ нь жилийн өмнө гарч ирсэн бөгөөд анх Колумби гэж нэрлэгддэг байсан бөгөөд үүнийг нээсэн Гатчет түүнд өгсөн юм. Энэ элемент нь хэд хэдэн шинж чанараараа түүнтэй ойрхон танталын ихэр юм. Чухам ийм ойр байсан нь химичдийг төөрөгдүүлж, маш их маргалдсаны эцэст тантал, Колумб хоёр нь нэг элемент гэсэн буруу дүгнэлтэд хүрчээ. Энэхүү төөрөгдөл дөч гаруй жил үргэлжилсэн бөгөөд 1844 онд Германы нэрт химич Генрих Роуз янз бүрийн ордуудын колумбит, танталитуудыг дахин судлах явцад Колумб нь бие даасан элемент гэдгийг нотолсон юм. Гатчетын судалсан Колумб нь танталын өндөр агууламжтай ниобий байсан нь шинжлэх ухааны ертөнцийг төөрөлдүүлжээ. Хоёр элементийн гэр бүлийн ойр дотно байдлыг хүндэтгэн Роза Колумбид Ниобиум хэмээх шинэ нэрийг Фригийн хаан Тантал Ниобиагийн охинд нэрлэжээ. Хэдийгээр Роуз Пелопиус гэж нэрлэсэн (Танталийн хүү Пелопсын нэрэмжит) өөр нэг шинэ элемент нээсэн гэж алдаа гаргасан ч түүний ажил нь ниобиум (Колумбий) ба тантал хоёрыг хатуу ялгах үндэс болсон юм. Зөвхөн Роузын нотолгооны дараа ч тантал, ниобий нь удаан хугацааны туршид андуурч байв. Тиймээс танталыг Колумб, Орост Колумб гэж нэрлэдэг байв. Хесс "Цэвэр химийн үндэс" номдоо (1845) зургаа дахь хэвлэлтдээ Колумбийг дурдаагүй зөвхөн танталын тухай өгүүлдэг; Двигубский (1824) нэртэй байдаг - тантали. Ийм алдаа, тайлбар нь ойлгомжтой юм - тантал ба ниобийг ялгах аргыг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньяк боловсруулсан бөгөөд иймээс цэвэр элементийн тантал хараахан байгаагүй: эцэст нь эрдэмтэд энэ металлыг цэвэр хэлбэрээр олж авч чадсан. авсаархан хэлбэр нь зөвхөн 20-р зуунд. Металл танталыг олж авсан анхны хүн бол Германы химич фон Болтон байсан бөгөөд энэ нь зөвхөн 1903 онд болсон юм. Мэдээжийн хэрэг өмнө нь цэвэр металл тантал авах оролдлого хийсэн боловч химичүүдийн бүх хүчин чармайлт амжилтгүй болсон. Жишээлбэл, Францын химич Мойсан металлын нунтаг хүлээн авсан бөгөөд түүний хэлснээр цэвэр тантал юм. Гэсэн хэдий ч, цахилгаан зууханд танталын пентоксид Ta 2 O 5-ыг нүүрстөрөгчөөр бууруулснаар олж авсан энэ нунтаг нь цэвэр тантал биш, нунтаг нь 0.5% нүүрстөрөгч агуулсан байв.

Үүний үр дүнд нарийвчилсан судалгаа хийсэн физик, химийн шинж чанардалан гурав дахь элемент нь зөвхөн 20-р зууны эхээр боломжтой болсон. Дахиад хэдэн жилийн турш тантал практик хэрэглээг олж чадаагүй. Зөвхөн 1922 онд л хувьсах гүйдлийн шулуутгагчийг ашиглах боломжтой болсон.

Байгальд байх

Дэлхийн царцдас дахь далан гурав дахь элементийн дундаж агууламж (кларк) жингийн 2.5∙10 -4% байна. Тантал нь хүчиллэг чулуулгийн онцлог шинж чанар юм - боржин чулуу, тунамал бүрхүүлийн дундаж агууламж 3.5 ∙ 10 -4% хүрдэг, хэт суурь ба үндсэн чулуулгийн хувьд - мантийн дээд хэсэг, дэлхийн царцдасын гүн хэсгүүд, концентраци танталаас хамаагүй бага: 1 .8∙10 -6%. Магмын гаралтай чулуулагт тантал нь олон тооны химийн элементүүдтэй изоморф шинж чанартай байдаг тул биосферт тархдаг.

Дэлхийн царцдас дахь тантал бага агууламжтай хэдий ч түүний ашигт малтмал нь маш өргөн тархсан байдаг - тэдгээрийн зуу гаруй нь байдаг бөгөөд эдгээр нь танталын ашигт малтмал ба тантал агуулсан хүдэр хоёулаа магмын үйл ажиллагаатай (танталит, колумбит) үүссэн. , лопарит, пирохлор болон бусад). Бүх ашигт малтмалын хувьд тантал нь ниобий дагалддаг бөгөөд энэ нь элементүүдийн хэт химийн ижил төстэй байдал, тэдгээрийн ионуудын бараг ижил хэмжээтэй байдагтай холбон тайлбарладаг.

Үнэндээ танталын хүдэр нь Ta 2 O 5: Nb 2 O 5 ≥1 харьцаатай байдаг. Танталын хүдрийн үндсэн эрдэс нь колумбит-танталит (Ta 2 O 5-ийн агууламж 30-45%), танталит ба манготанталит (Ta 2 O 5 45-80%), вожинит (Ta, Mn, Sn) 3 O 6 (Ta 2) юм. O 5 60-85%), микролит Ca 2 (Ta, Nb) 2 O 6 (F, OH) (Ta 2 O 5 50-80%) болон бусад. Танталит (Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6 нь хэд хэдэн сорттой: ферротанталит (FeO>MnO), манганотанталит (MnO>FeO). Танталит нь хараас улаан хүрэн хүртэл олон сүүдэртэй байдаг. Ниобийтэй зэрэгцэн илүү үнэтэй тантал гаргаж авдаг тантал-ниоби хүдрийн гол ашигт малтмал нь колумбит (Ta 2 O 5 5-30%), тантал агуулсан пирохлор (Ta 2 O 5 1-4%) юм. , лопарит (Ta 2 O 5 0.4-0.8%), hatchettolite (Ca, Tr, U) 2 (Nb, Ta) 2 O 6 (F, OH)∙nH 2 O (Ta 2 O 5 8-28%), ихсиолит (Nb, Ta, Sn, W, Sc) 3 O 6 болон бусад. U, Th, TR агуулсан тантало-ниобат нь метамик, өндөр цацраг идэвхт, хувьсах хэмжээний ус агуулдаг; полиморф өөрчлөлтүүд түгээмэл байдаг. Тантало-ниобат нь жижиг тархалт үүсгэдэг, том хуваагдал нь ховор байдаг (талстууд нь ихэвчлэн лопарит, пирохлор, колумбит-танталитт байдаг). Өнгө нь хар, хар хүрэн, хүрэн шар. Ихэвчлэн тунгалаг эсвэл бага зэрэг тунгалаг байдаг.

Танталын хүдрийн хэд хэдэн үндсэн үйлдвэрлэлийн болон генетикийн ордууд байдаг. Натро-литийн төрлийн ховор металлын пегматитууд нь альбит, микроклин, кварц, бага хэмжээгээр сподумен эсвэл дэлбэн чулуунаас бүрдэх бүсчилсэн судлын биетүүдээр төлөөлдөг. Ховор металлын тантал агуулсан боржин чулуунууд (апогранитууд) нь ихэвчлэн топаз, лити гялтгануураар баяжуулсан микроклин-кварц-альбит боржингийн жижиг овоолго, бөмбөгөр хэлбэрээр дүрслэгддэг, колумбит-танталит, микролитийн нарийн тархалтыг агуулсан байдаг. Пегматитыг устгахтай холбоотойгоор үүссэн өгөршлийн царцдас, делюваль-аллювийн болон шороон шороон ордууд нь касситерит, колумбит-танталит бүлгийн эрдэс бодис агуулдаг. Луяврит ба фоялитийн найрлагатай лопарит агуулсан нефелин сиенитүүд.

Үүнээс гадна, карбонатит болон холбогдох форстерит-апатит-магнетит чулуулгаар төлөөлдөг нарийн төвөгтэй тантал-ниоби хүдрийн ордууд нь үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглагддаг; микроклин-альбит рибеккит шүлтлэг боржин ба граносиенит болон бусад. Грейзений ордуудын вольфрамитуудаас тодорхой хэмжээний тантал гаргаж авдаг.

Титан хүдрийн хамгийн том ордууд Канад (Манитоба, Берник нуур), Австрали (Ногоон бут, Пилбара), Малайз, Тайланд (тантал агуулсан цагаан тугалганы шороон орд), Бразил (Парайба, Рио Гранде-ду Норте), Африкийн хэд хэдэн мужид байрладаг. (Заир, Нигери, Өмнөд Родези).

Өргөдөл

Тантал нь техникийн хэрэглээгээ нэлээд хожуу олсон - 20-р зууны эхээр үүнийг цахилгаан чийдэнгийн улайсдаг судалтай материал болгон ашигладаг байсан нь энэ металлын галд тэсвэртэй чанараас үүдэлтэй байв. Гэсэн хэдий ч удалгүй энэ салбарт ач холбогдлоо алдаж, бага өртөгтэй, галд тэсвэртэй вольфрамаар солигдов. Дахин хэлэхэд тантал нь 20-р зууны 20-аад он хүртэл "техникийн хувьд тохиромжгүй" болсон бөгөөд үүнийг хувьсах гүйдлийн шулуутгагч (оксидын хальсаар бүрсэн тантал, зөвхөн нэг чиглэлд гүйдэл дамжуулдаг), жилийн дараа радио хоолойд ашиглаж эхэлсэн. . Үүний дараа метал нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн бөгөөд удалгүй аж үйлдвэрийн улам олон шинэ салбаруудыг байлдан дагуулж эхлэв.

Өнөө үед тантал, түүний ачаар өвөрмөц шинж чанаруудэлектроникийн салбарт ашигладаг (өндөр хувийн багтаамжтай конденсатор үйлдвэрлэх). Дэлхийн танталын үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэг нь цахилгаан, вакуум үйлдвэрлэлд зарцуулагддаг. Тантал өөрөө болон түүний оксидын хальс хоёулаа химийн өндөр идэвхгүй байдлаас шалтгаалан электролитийн тантал конденсаторууд нь маш тогтвортой, найдвартай, удаан эдэлгээтэй байдаг: ашиглалтын хугацаа нь арван хоёр жилээс илүү байж болно. Радио инженерчлэлд танталыг радарын төхөөрөмжид ашигладаг. Мини тантал конденсаторыг радио дамжуулагч, радарын суурилуулалт болон бусад электрон системд ашигладаг.

Танталын гол хэрэглэгч нь үйлдвэрлэсэн металлын 45 гаруй хувийг ашигладаг металлурги юм. Танталыг тусгай гангийн хайлшийн элемент болгон идэвхтэй ашигладаг - хүнд даацын, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй. Энгийн хромын ганд энэ элементийг нэмснээр бат бэхийг нэмэгдүүлж, хатууруулж, хатгасны дараа хэврэг байдлыг бууруулдаг. Халуунд тэсвэртэй хайлш үйлдвэрлэх нь пуужин, сансрын технологийн хувьд маш их хэрэгцээ юм. Пуужингийн хошууг хөргөх үед шингэн металл, зэврэлт (литий эсвэл натри) үүсгэх чадвартай, вольфрамтай тантал хайлшгүйгээр хийх боломжгүй юм. Үүнээс гадна халуунд тэсвэртэй ган нь өндөр температурт вакуум зуух, халаагч, хутгуурын халаагуур үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Тантал карбидыг (хайлах температур 3,880 ° C) хатуу хайлш (Гянт болд ба тантал карбидын холимог - TT индекстэй, металл боловсруулах хамгийн хүнд нөхцөлд, цохилтот эргэлттэй өрөмдлөг) үйлдвэрлэхэд ашигладаг. хамгийн бат бөх материал(чулуу, нийлмэл).

Танталтай хайлштай ганг жишээлбэл, химийн инженерчлэлд өргөн ашигладаг. Эцсийн эцэст ийм хайлш нь химийн онцгой эсэргүүцэлтэй, уян хатан, халуунд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй байдаг тул эдгээр шинж чанаруудын ачаар тантал нь химийн үйлдвэрлэлийн зайлшгүй бүтцийн материал болсон юм. Танталын төхөөрөмжийг олон хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг: давс, хүхэр, азот, фосфор, цууны хүчил, түүнчлэн бром, хлор, устөрөгчийн хэт исэл. Үүнээс ороомог, нэрэгч, хавхлага, холигч, агааржуулагч болон бусад олон тооны химийн аппаратын хэсгүүдийг хийдэг. Заримдаа - бүхэл бүтэн төхөөрөмж. Тантал катодыг алт, мөнгийг электролитийн аргаар ялгахад ашигладаг. Эдгээр катодын давуу тал нь алт, мөнгөний ордыг устай усаар угааж, танталд хор хөнөөл учруулахгүй.

Үүнээс гадна танталыг багаж хэрэгсэлд ашигладаг (рентген төхөөрөмж, хяналтын багаж, диафрагм); анагаах ухаанд (нөхөн сэргээх мэс засал хийх материал); цөмийн эрчим хүчний салбарт - цөмийн эрчим хүчний системийн дулаан солилцуур болгон (тантал нь хэт халсан хайлмал болон цезий-133 уурын бүх металуудаас хамгийн тогтвортой нь юм). Танталын хий шингээх өндөр чадварыг гүний вакуум (цахилгаан вакуум төхөөрөмж) хадгалахад ашигладаг.

Сүүлийн жилүүдэд танталыг үнэт эдлэлийн материал, гадаргуу дээр ямар ч өнгөт удаан эдэлгээтэй ислийн хальс үүсгэх чадвартай тул.

Танталын нэгдлүүдийг мөн өргөн хэрэглэдэг. Тантал пентоксид нь гамма цацрагийг шингээдэг шил хайлуулах цөмийн технологид ашиглагддаг. Калийн фтортанталатыг синтетик резин үйлдвэрлэхэд катализатор болгон ашигладаг. Танталын пентоксид нь этилийн спиртээс бутадиен үйлдвэрлэхэд мөн адил үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үйлдвэрлэл

Тантал агуулсан хүдэр нь энэ элементийн хувьд ховор бөгөөд ядуу байдаг нь мэдэгдэж байна. Тантал болон түүний хайлшийг үйлдвэрлэх үндсэн түүхий эд нь зөвхөн 8% Ta 2 O 5, 60% -иас дээш Nb 2 O 5 агуулсан танталит ба лопаритын баяжмал юм. Нэмж дурдахад, зөвхөн зуун хувийн (Ta, Nb) 2 O 5 агуулсан хүдрийг хүртэл боловсруулдаг!

Тантал үйлдвэрлэх технологи нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд гурван үе шаттайгаар явагддаг: нээх буюу задлах; танталыг ниобиумаас ялгаж, тэдгээрийн цэвэр химийн нэгдлүүдийг олж авах; танталыг сэргээх, цэвэршүүлэх.

Танталын баяжмалыг нээх, өөрөөр хэлбэл хүдрээс тантал олборлох нь шүлтлэг (хайлмал) эсвэл фторын хүчил (задрал) эсвэл фторын болон хүхрийн хүчлийн хольцын тусламжтайгаар хийгддэг. Дараа нь тэд үйлдвэрлэлийн хоёр дахь үе шат руу шилждэг - тантал, ниобиумыг олборлох, ялгах. Сүүлчийн даалгавар нь эдгээр металлын химийн шинж чанаруудын ижил төстэй байдал, тэдгээрийн ионуудын бараг ижил хэмжээтэй байдаг тул маш хэцүү байдаг. Саяхан болтол металлыг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньякийн санал болгосон аргаар ялгаж, калийн фтортанталат ба калийн фторониобатын шингэрүүлсэн гидрофторын хүчилд уусах чадвар нь ялгаатай байдаг. AT орчин үеийн үйлдвэрлэлТантал, ниобийг ялгахын тулд хэд хэдэн аргыг ашигладаг: органик уусгагчаар олборлох, ниобий пентахлоридыг сонгон ангижруулах, фторын нийлмэл давсыг фракцаар талсжуулах, ион солилцооны давирхайг ашиглан ялгах, хлоридыг шулуун болгох. Одоогийн байдлаар ялгах хамгийн түгээмэл арга бол (энэ нь бас хамгийн төгс арга юм) нь гидрофтор агуулсан тантал ба ниоби фторын нэгдлүүдийн уусмалаас гаргаж авах явдал юм. хүхрийн хүчил. Үүний зэрэгцээ тантал, ниобий нь цахиур, титан, төмөр, манган болон бусад холбогдох элементүүдийн хольцоос цэвэрлэгддэг. Лопаритын хүдрийн хувьд тэдгээрийн баяжмалыг хлорын аргаар боловсруулж, тантал, ниоби хлоридын конденсат гаргаж, тэдгээрийг дахин шулуутгах аргаар ялгадаг. Хлоридын хольцыг ялгах нь дараах үе шатуудаас бүрдэнэ: урьдчилсан нөхөн сэргээх (тантал ба ниоби хлоридыг дагалдах хольцоос салгах), үндсэн засвар (цэвэр NbCl 5 ба TaCl 5 баяжмал авах) ба танталын фракцыг эцсийн байдлаар арилгах (цэвэршилтийг авах) 5). Холбогдох металлуудыг салгасны дараа танталын фазыг тунадасжуулж, өндөр цэвэршилттэй калийн фтортанталатыг (KCl ашиглан) гаргаж авдаг.

Тантал металлыг түүний өндөр цэвэршилттэй нэгдлүүдийг багасгах замаар олж авдаг бөгөөд үүнд хэд хэдэн аргыг ашиглаж болно. Энэ нь 1800-2000 хэмийн температурт тортогтой пентоксидоос танталыг багасгах (карботермийн арга), эсвэл халаах үед калийн фтортанталатыг натригаар багасгах (натрийн дулааны арга) эсвэл калийн фтортанталат агуулсан хайлмалаас цахилгаан химийн аргаар ангижруулах явдал юм. ба тантал исэл (электролитийн арга). Нэг арга замаар металыг 98-99% -ийн цэвэршилттэй нунтаг хэлбэрээр олж авдаг. Металлыг ембүү хэлбэрээр олж авахын тулд нунтагаас урьдчилан шахаж бэлтгэсэн хоосон зай хэлбэрээр нунтаглана. Синтерлэх нь 2500-2700 ° C температурт гүйдэл дамжуулах эсвэл вакуумд 2200-2500 ° C-т халаах замаар явагддаг. Үүний дараа металлын цэвэршилт мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, 99.9-99.95% байна.

Тантал ембүүг цаашид боловсронгуй болгох, олж авахын тулд цахилгаан вакуум хайлалтыг хэрэглээний электрод бүхий нуман зууханд ашигладаг бөгөөд илүү гүнзгий цэвэршүүлэхийн тулд электрон цацрагийн хайлалтыг ашигладаг бөгөөд энэ нь тантал дахь хольцын агууламжийг мэдэгдэхүйц бууруулж, уян хатан чанарыг нэмэгдүүлж, шилжилтийн температурыг бууруулдаг. хэврэг төлөвт. Ийм цэвэршүүлсэн тантал нь үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо температурт өндөр уян хатан чанарыг хадгалдаг! Тантал ембүүгийн гадаргууг хайлуулж (эмбүүгийн гадаргуу дээр шаардлагатай үзүүлэлтүүдийг өгөх) эсвэл токарь дээр боловсруулдаг.

Физик шинж чанарууд

Зөвхөн 20-р зууны эхэн үед эрдэмтэд цэвэр металл тантал дээр гараа авч, бага зэрэг цэнхэр хар тугалгатай цайвар саарал металлын шинж чанарыг нарийвчлан судлах боломжтой болсон. Энэ элементийн шинж чанарууд юу вэ? Мэдээжийн хэрэг, тантал бол хүнд металл юм: түүний нягт нь 20 ° C-д 16.6 г / см 3 (харьцуулбал, төмөр нь 7.87 г / см3, хар тугалганы нягт нь 11.34 г / см 3) ба тээвэрлэхэд зориулагдсан. куб метр энэ элементэд гурван тонн жинтэй зургаан ачааны машин шаардлагатай болно. Өндөр хүч чадал, хатуулаг нь маш сайн хуванцар шинж чанартай хослуулсан байдаг. Цэвэр тантал нь боловсруулахад сайнаар нөлөөлдөг, амархан дардаг, хамгийн нимгэн хуудас (ойролцоогоор 0.04 мм зузаантай) болон утас (танталын уян хатан байдлын модуль нь 190 Гн / м 2 эсвэл 25 ° C-д 190 10 2 кгс / мм 2) болгон боловсруулдаг. Хүйтэн үед металыг их хэмжээгээр хатууруулахгүйгээр боловсруулж болно, завсрын шаталтгүйгээр 99% -ийн шахалтын харьцаатай деформацид өртдөг. Тантал нь хуванцар төлөвөөс хэврэг төлөвт шилжих нь -196 ° C хүртэл хөргөсөн ч ажиглагддаггүй. Өндөр цэвэршүүлсэн цэвэршүүлсэн танталын суналтын бат бэх нь 27°С-т 206 МН/м2 (20.6 кгс/мм2), 490°С-т 190 МН/м2 (19 кгс/мм2); суналт 36% (27 ° C-д), 20% (490 ° C-д). Тантал нь куб бие төвтэй тортой (a = 3.296 A); атомын радиус 1.46 А, ионы радиус Ta 2+ 0.88 A, Ta 5+ 0.66 А.

Өмнө дурьдсанчлан, тантал бол маш хатуу металл юм (танталын хуудасны Brinell хатуулаг нь цэвэршүүлсэн төлөвт 450-1250 МПа, деформацид 1250-3500 МПа). Түүгээр ч зогсохгүй нүүрстөрөгч эсвэл азот гэх мэт хэд хэдэн хольцыг нэмснээр металлын хатуулгийг нэмэгдүүлэх боломжтой (халаалтын явцад хий шингээх үед тантал хуудасны Бринелл хатуулаг 6000 МПа хүртэл нэмэгддэг). Үүний үр дүнд завсрын хольц нь Бринеллийн хатуулаг, суналтын бат бэх, уналтын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг боловч уян хатан чанарыг бууруулж, хүйтэн хэврэг байдлыг нэмэгдүүлдэг, өөрөөр хэлбэл металлыг хэврэг болгодог. Далан гурав дахь элементийн бусад онцлог шинж чанарууд нь түүний өндөр дулаан дамжилтын илтгэлцүүр бөгөөд 20-100 хэмд энэ утга нь 54.47 Вт / (м∙К) эсвэл 0.13 кал / (см сек ° C) ба галд тэсвэртэй (магадгүй хамгийн чухал зүйл юм. танталын физик шинж чанар) - энэ нь бараг 3000 хэмд (илүү нарийвчлалтай, 2,996 хэмд) хайлж, зөвхөн вольфрам, ренид ордог. Танталын буцалгах цэг нь маш өндөр: 5300 ° C.

Танталын бусад физик шинж чанаруудын хувьд 0-ээс 100 ° C-ийн температурт түүний дулааны хувийн багтаамж нь 0.142 кЖ / (кг К) эсвэл 0.034 кал / (г ° C) байна; танталын шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 8.0 10 -6 (20-1500 ° C температурт). 0 ° C-д далан гурав дахь элементийн тодорхой цахилгаан эсэргүүцэл нь 13.2 10 -8 ом м, 2000 ° C-д 87 10 -8 ом м байна. 4.38 К-т метал нь хэт дамжуулагч болдог. Тантал нь парамагнит шинж чанартай, өвөрмөц соронзон мэдрэмж нь 0.849 10 -6 (18 ° C-д).

Тиймээс тантал нь өвөрмөц физик шинж чанартай байдаг: дулаан дамжуулах өндөр коэффициент, хий шингээх өндөр чадвартай, халуунд тэсвэртэй, галд тэсвэртэй, хатуулаг, уян хатан чанар. Нэмж дурдахад энэ нь өндөр хүч чадлаараа ялгагдана - энэ нь одоо байгаа бүх аргаар даралтын эмчилгээнд сайнаар нөлөөлдөг: хуурамчаар үйлдэх, тамгалах, өнхрүүлэх, зурах, мушгих. Тантал нь сайн гагнуураар тодорхойлогддог (аргон, гелий эсвэл вакуумд гагнах, гагнах). Нэмж дурдахад тантал нь онцгой химийн болон зэврэлтэнд тэсвэртэй (анодын хальс үүсгэдэг), бага уурын даралт, бага электрон ажлын функцтэй бөгөөд үүнээс гадна биеийн амьд эд эстэй сайн харьцдаг.

Химийн шинж чанар

Мэдээжийн хэрэг, танталын хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанаруудын нэг нь түүний химийн онцгой эсэргүүцэл юм: энэ талаараа энэ нь зөвхөн үнэт металлын дараа хоёрдугаарт ордог, тэр ч байтугай үргэлж байдаггүй. Энэ нь бүх концентрацийн давс, хүхэр, азот, фосфор, органик хүчилд тэсвэртэй (150 ° C хүртэл температурт). Химийн тогтвортой байдлын хувьд тантал нь шилтэй төстэй - энэ нь хүчил ба тэдгээрийн хольцод уусдаггүй, тэр ч байтугай aqua regia үүнийг уусгадаггүй, үүний эсрэг алт, цагаан алт болон бусад олон үнэт металлууд хүчгүй байдаг. Далан гурав дахь элемент нь зөвхөн фтор ба азотын хүчлийн холимогт уусдаг. Түүнээс гадна, гидрофторын хүчилтэй урвал нь зөвхөн металлын тоосоор явагддаг бөгөөд дэлбэрэлт дагалддаг. Халуун давсны болон хүхрийн хүчилд ч тантал нь ихэр ах ниобийээс илүү тогтвортой байдаг. Гэсэн хэдий ч тантал нь шүлтэнд бага тэсвэртэй байдаг - идэмхий шүлтийн халуун уусмал нь металыг зэврүүлдэг. Танталийн хүчлийн давс (танталат) илэрхийлэгддэг ерөнхий томъёо: xMe 2 O yTa 2 O 5 H 2 O, эдгээрт метатанталатууд MeTaO 3 , ортотанталууд Me 3 TaO 4 , Me 5 TaO 5 төрлийн давсууд орно, энд Ме нь шүлтлэг металл юм; устөрөгчийн хэт исэл байгаа тохиолдолд пертанталатууд бас үүсдэг. Хамгийн чухал нь шүлтлэг металл танталатууд - KTaO 3 ба NaTaO 3; Эдгээр давс нь төмөр цахилгаан юм.

Танталын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь атмосферийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцдэг, эс тэгвээс энэ нөлөөнд тэсвэртэй байдаг. Метал нь зөвхөн 280 хэмд исэлдэж эхэлдэг бөгөөд Ta 2 O 5 хамгаалалтын хальсаар хучигдсан байдаг (танталын пентоксид нь цорын ганц тогтвортой металлын исэл юм) нь металыг химийн урвалжийн нөлөөнөөс хамгаалж, цахилгаан гүйдлийн урсгалаас сэргийлдэг. металлаас электролит хүртэл. Гэсэн хэдий ч температур 500 ° C хүртэл өсөхөд оксидын хальс нь аажмаар сүвэрхэг болж, давхаргажиж, металлаас тусгаарлагдаж, зэврэлтээс хамгаалах хамгаалалтын давхаргын гадаргууг алддаг. Тиймээс метал нь агаарт нэлээд гүнд исэлддэг тул халуун даралтын эмчилгээг вакуумд хийхийг зөвлөж байна. Азот, хүчилтөрөгч байгаа нь танталын хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, уян хатан чанарыг нь бууруулж, металыг хэврэг болгодог бөгөөд өмнө дурьдсанчлан тантал нь хатуу уусмал, хүчилтөрөгчтэй Ta 2 O 5 исэл үүсгэдэг (O-ийн өсөлттэй хамт) Тантал дахь 2 агууламж, хүч чадлын шинж чанар огцом нэмэгдэж, уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал хүчтэй буурдаг). Тантал нь азоттой урвалд орж, гурван үе шатыг үүсгэдэг - тантал дахь азотын хатуу уусмал, тантал нитрид: Ta 2 N ба TaN - 300-аас 1100 хэмийн температурт. Өндөр вакуум нөхцөлд (2000 ° C-аас дээш температурт) тантал дахь азот, хүчилтөрөгчөөс ангижрах боломжтой.

Тантал нь устөрөгчтэй 350 ° C хүртэл халах хүртэл сул урвалд ордог бөгөөд урвалын хурд нь зөвхөн 450 ° C-аас мэдэгдэхүйц нэмэгддэг (тантал гидрид үүсч, тантал нь хэврэг болдог). Вакуум дахь ижил халаалт (800 хэмээс дээш), бууралт нь устөрөгчөөс салахад тусалдаг. механик шинж чанартантал, устөрөгч бүрэн арилдаг.

Фтор нь тасалгааны температурт аль хэдийн тантал дээр ажилладаг бол устөрөгчийн фтор нь металлтай урвалд ордог. Хуурай хлор, бром, иод нь 150 ° С ба түүнээс дээш температурт танталд химийн нөлөө үзүүлдэг. Хлор нь 250 ° C-ийн температурт метал, 300 ° C-ийн температурт бром, иодтой идэвхтэй харилцан үйлчилж эхэлдэг. Тантал нь маш өндөр температурт нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчилж эхэлдэг: 1200-1400 ° C; Энэ тохиолдолд хүчилд маш тэсвэртэй галд тэсвэртэй тантал карбидууд үүсдэг. Бортой хамт тантал нь нийлж борид үүсгэдэг - aqua regia-д тэсвэртэй хатуу галд тэсвэртэй нэгдлүүд. Олон металлын хамт тантал нь тасралтгүй хатуу уусмал (молибден, ниобий, титан, вольфрам, ванади болон бусад) үүсгэдэг. Алт, хөнгөн цагаан, никель, бериллий, цахиуртай тантал нь хязгаарлагдмал хатуу уусмал үүсгэдэг. Магни, лити, кали, натри болон бусад зарим элементүүдтэй танталын нэгдлүүдийг үүсгэдэггүй. Цэвэр тантал нь олон төрлийн шингэн металлд (Na, K, Li, Pb, U-Mg, Pu-Mg хайлш) тэсвэртэй байдаг.

Бурхад Фригийн хаан Танталыг үндэслэлгүй харгислалын хэргээр шийтгэв. Тэд Танталыг цангах, өлсгөлөн, айдас зэрэг мөнхийн тарчлаан зовоосон. Тэр цагаас хойш тэр гүний ертөнцөд хоолой хүртлээ тунгалаг усанд зогсдог. Боловсорсон жимсний жин дор модны мөчрүүд түүн рүү бөхийв. Цангасан Тантал согтох гэж оролдоход ус нь доошилдог. Шүүслэг жимс рүү гараа сунгангуут ​​салхи нь мөчрийг өргөж, өлсөж ядарсан нүгэлтэн түүнд хүрч чадахгүй. Түүний яг толгой дээр нь ямар ч үед нурах аюул заналхийлж байсан чулуу өлгөөтэй байв.

Тиймээс Эртний Грекийн домог нь Танталын тарчлалын тухай өгүүлдэг. Шведийн химич Экеберг нэг бус удаа санаж байсан байх танталын зовлон, 1802 онд түүний нээсэн "дэлхий"-ийг хүчилд уусгаж, түүнээс шинэ элементийг тусгаарлах оролдлого бүтэлгүйтсэн. Эрдэмтэн хэдэн удаа зорилгодоо ойртсон мэт санагдаж байсан ч шинэ металлыг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарлаж чадаагүй юм. Тиймээс 73-р элементийн "шахид" нэр.

Маргаан, буруу ойлголт

Хэсэг хугацааны дараа тантал нь жилийн өмнө төрсөн ихэр хүүхэдтэй болох нь тогтоогджээ. Энэ ихэр бол 1801 онд нээгдсэн №41 элемент бөгөөд анх Колумби гэж нэрлэгдсэн. Хожим нь түүнийг ниобий гэж нэрлэсэн. Ниобий ба тантал хоёрын ижил төстэй байдал нь химичдийг төөрөгдүүлсэн. Тэд маш их маргалдсаны эцэст тантал, Колумб хоёр нэг юм гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ.

Эхэндээ тэр үеийн хамгийн алдартай химич Жене Якоб Берзелиус ч мөн адил үзэл баримтлалыг баримталж байсан боловч хожим нь эргэлзэж байв. Берзелиус өөрийн шавь, Германы химич Фридрих Вёлерт бичсэн захидалдаа:

"Би чадах чинээгээрээ асуусан боловч бултсан хариулт авсан X-г тань буцааж илгээж байна. Чи титан мөн үү? Би асуусан. Тэр хариулав: Вёлер чамайг би Титан биш гэж хэлсэн.

Би үүнийг бас суулгасан.

Чи циркон мөн үү? - Үгүй, - гэж тэр хариулав, - Би цирконий шороо хийдэггүй содад уусдаг. - Та цагаан тугалга мөн үү? “Би цагаан тугалга агуулдаг, гэхдээ маш бага. Та тантал мөн үү? Би түүнтэй холбоотой, - гэж тэр хариулав, - гэхдээ би идэмхий калийг уусгаж, түүнээс шар хүрэн тунадас үүсгэдэг. "За, тэгвэл чи ямар чөтгөрийн амьтан бэ?" Би асуусан. Дараа нь тэр надад хариулах шиг санагдсан: тэд надад нэр өгөөгүй.

Дашрамд хэлэхэд тэр миний баруун талд байсан тул би үнэхээр сонссон эсэхээ сайн мэдэхгүй байна, би баруун чихэнд сайн сонсдоггүй. Чиний сонсгол минийхээс илүү байгаа тул би энэ хүүхэлдэйг дахин байцаахаар чам руу илгээж байна ..."

Энэ захидал нь 1801 онд англи хүн Чарльз Хатчетийн нээсэн танталын аналогийн тухай байв.

Гэвч Вёлер тантал болон Колумбын хоорондын харилцааг тодруулж чадсангүй. Эрдэмтэд дөч гаруй жил андуурч байсан. Зөвхөн 1844 онд Германы химич Генрих Роза төөрөгдүүлсэн асуудлыг шийдэж, Колумби нь тантал шиг . бүрэн эрххимийн бүрэн эрхт байдалд. Эдгээр элементүүдийн гэр бүлийн холбоо байсан тул Роуз Колумбид шинэ нэр өгсөн - ниобиум нь тэдний харилцааг онцолсон (эртний Грекийн домог зүйд Ниобе - Танталын охин).

Эхний алхамууд

Олон арван жилийн турш дизайнерууд, технологичид танталыг сонирхдоггүй байв. Үнэн хэрэгтээ тантал нь ердөө л байхгүй байсан: эцэст нь эрдэмтэд энэ металлыг 20-р зуунд л цэвэр авсаархан хэлбэрээр олж авч чадсан юм. Үүнийг анх 1903 онд Германы химич фон Болтон хийсэн. Үүнээс өмнө олон эрдэмтэд, ялангуяа Мойсан цэвэр танталыг тусгаарлах оролдлого хийж байсан. Гэхдээ цахилгаан зууханд танталын пентоксид Ta 2 O 5-ыг нүүрстөрөгчөөр багасгасан Мойсангийн олж авсан металл нунтаг нь тийм биш байв. цэвэр тантал, нунтаг нь 0.5% нүүрстөрөгч агуулдаг.

Тиймээс манай зууны эхээр цэвэр тантал судлаачдын гарт орсон бөгөөд одоо тэд энэ цайвар саарал металлын шинж чанарыг бага зэрэг хөхрөлттэй нарийвчлан судлах боломжтой болсон.

Тэр юуг төлөөлдөг вэ? Юуны өмнө энэ нь хүнд металл юм: түүний нягт нь 16.6 г / см3 (нэг шоо метр тантал тээвэрлэхэд гурван тонн жинтэй зургаан ачааны машин шаардлагатайг анхаарна уу).

Өндөр хүч чадал, хатуулаг нь маш сайн хуванцар шинж чанартай хослуулсан байдаг. Цэвэр тантал нь боловсруулах, хялбар тамгалах, хамгийн нимгэн хуудас (ойролцоогоор 0.04 мм зузаантай) болон утас болгон боловсруулахад сайнаар нөлөөлдөг. Танталын онцлог шинж чанар нь түүний өндөр дулаан дамжуулалт юм. Гэхдээ магадгүй танталын хамгийн чухал физик шинж чанар нь түүний галд тэсвэртэй байдал юм: энэ нь бараг 3000 ° C-т хайлдаг (илүү нарийвчлалтай, 2996 ° C-д), энэ үзүүлэлтээрээ вольфрам, рений дараа хоёрдугаарт ордог.

Тантал нь маш галд тэсвэртэй болохыг олж мэдсэний дараа эрдэмтэд үүнийг цахилгаан чийдэнгийн утас болгон ашиглах санааг дэвшүүлжээ. Гэсэн хэдий ч хэдэн жилийн дараа тантал нь илүү галд тэсвэртэй, тийм ч үнэтэй гянтболд биш энэ салбарт зам тавьж өгөхөөс өөр аргагүй болжээ.

Дахиад хэдэн жилийн турш тантал практик хэрэглээг олж чадаагүй. Зөвхөн 1922 онд л хувьсах гүйдлийн шулуутгагч (тантал, оксидын хальсаар бүрсэн, гүйдлийг зөвхөн нэг чиглэлд дамжуулдаг), жилийн дараа радио хоолойд ашиглах боломжтой болсон. Дараа нь хөгжил эхэлсэн аж үйлдвэрийн аргаэнэ металлыг олж авах. 1922 онд Америкийн нэгэн пүүсээс авсан танталын үйлдвэрлэлийн анхны дээж нь шүдэнзний толгойн хэмжээтэй байв. Хорин жилийн дараа тэр компани тантал үйлдвэрлэх тусгай үйлдвэрийг ашиглалтад оруулав.

Танталыг ниобиос хэрхэн ялгадаг вэ

Дэлхийн царцдас нь зөвхөн 0.0002% Ta агуулдаг боловч түүний олон ашигт малтмал нь мэдэгдэж байна - 130 гаруй. Эдгээр ашигт малтмал дахь тантал нь дүрмээр бол ниобийтэй салшгүй холбоотой бөгөөд энэ нь элементүүдийн хэт химийн ижил төстэй байдал, бараг ижил хэмжээтэй байдагтай холбон тайлбарладаг. тэдгээрийн ионуудын.

Удаан хугацааны туршид эдгээр металлыг салгахад бэрхшээлтэй байсан нь тантал, ниобий үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд саад болж байв. Саяхан болтол тэдгээрийг зөвхөн 1866 онд Швейцарийн химич Мариньякийн санал болгосон аргаар тусгаарлаж, шингэрүүлсэн гидрофторын хүчилд танталатын фтор ба калийн фторын ниобатын өөр өөр уусах чадварыг ашигласан.

Сүүлийн жилүүдэд зарим органик уусгагч дахь тантал ба ниобигийн давсны янз бүрийн уусах чанарт үндэслэн танталыг ялгах олборлох арга нь ихээхэн ач холбогдолтой болсон. Туршлагаас харахад метил этил кетон ба циклогексанон нь хамгийн сайн олборлох шинж чанартай байдаг.

Өнөө үед металл тантал үйлдвэрлэх гол арга бол хайлсан калийн фторын танталатыг бал чулуу, цутгамал төмөр эсвэл никель тигель дэх электролиз бөгөөд тэдгээр нь катодын үүрэг гүйцэтгэдэг. Тантал нунтаг нь тигелийн ханан дээр тогтдог. Тигельээс гаргаж авсан энэ нунтагыг эхлээд тэгш өнцөгт хавтан (хэрэв бэлдэцийг хуудас болгон өнхрүүлэхээр төлөвлөж байгаа бол) эсвэл дөрвөлжин баар (утас татах зориулалттай) болгон шахаж, дараа нь нунтаглана.

Зарим хэрэглээг мөн тантал үйлдвэрлэх натрийн дулааны аргаар олдог. Энэ процесст калийн фтор танталат ба натрийн металл харилцан үйлчилдэг.

K 2 TaF 7 + 5Na → Ta + 2KF + 5NaF.

Урвалын эцсийн бүтээгдэхүүн нь нунтагласан тантал бөгөөд дараа нь шингэлнэ. Сүүлийн хорин жилд нунтаг боловсруулах бусад аргуудыг ашигласан - нуман эсвэл индукцийн хайлахвакуум болон электрон туяа хайлах үед .

Химийн үйлчилгээнд

Танталын хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанар нь түүний химийн онцгой эсэргүүцэл юм: энэ талаараа энэ нь зөвхөн үнэт металлын дараа хоёрдугаарт ордог, тэр ч байтугай үргэлж байдаггүй.

Тантал нь уусдаггүйалт, цагаан алт болон бусад зүйлийг амархан уусгадаг aqua regia гэх мэт химийн түрэмгий орчинд ч гэсэн үнэт металлууд. Дараах баримтууд нь танталын зэврэлтэнд хамгийн их тэсвэртэй болохыг гэрчилж байна. 200°С-т 70%-ийн азотын хүчилд зэврэлтэнд өртөмтгий биш, 150°С-т хүхрийн хүчилд, танталын зэврэлт мөн ажиглагдахгүй, 200°С-т металл зэвэрдэг боловч жилд ердөө 0.006 мм-ээр зэврдэг.

Нэмж дурдахад тантал нь уян хатан металл бөгөөд үүнээс нимгэн ханатай бүтээгдэхүүн, нарийн төвөгтэй хэлбэрийн бүтээгдэхүүнийг хийж болно. Энэ нь химийн үйлдвэрт зайлшгүй шаардлагатай бүтцийн материал болсон нь гайхах зүйл биш юм.

Танталын төхөөрөмжийг олон хүчил (давс, хүхэр, азот, фосфор, цууны хүчил), бром, хлор, устөрөгчийн хэт исэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Устөрөгчийн хлоридын хий ашигладаг нэг байгууламжид зэвэрдэггүй ган эд анги хоёр сарын дараа бүтэлгүйтсэн. Гэхдээ ганг танталаар сольсон даруйд хамгийн нимгэн хэсгүүд (0.3 ... 0.5 мм зузаантай) хүртэл бараг хязгааргүй болж хувирав - тэдний ашиглалтын хугацаа 20 жил хүртэл нэмэгдэв.

Бүх хүчлүүдээс зөвхөн гидрофторын хүчил нь танталыг уусгах чадвартай (ялангуяа өндөр температурт). Үүнээс ороомог, нэрэгч, хавхлага, холигч, агааржуулагч болон бусад олон тооны химийн аппаратын хэсгүүдийг хийдэг. Бага давтамжтай - төхөөрөмжүүд бүхэлдээ.

Олон бүтцийн материалууд нь дулаан дамжилтын чанараа хурдан алддаг: тэдгээрийн гадаргуу дээр дулаан дамжуулалт муутай исэл эсвэл давсны хальс үүсдэг. Танталын тоног төхөөрөмж нь энэ дутагдалаас ангид, эс тэгвээс үүн дээр оксидын хальс үүсч болох боловч нимгэн бөгөөд дулааныг сайн дамжуулдаг. Дашрамд хэлэхэд, энэ нь уян хатан чанар бүхий өндөр дулаан дамжуулалт байсан бөгөөд танталыг бий болгосон гайхалтай материалдулаан солилцогчдод зориулсан.

Тантал катодыг алт, мөнгийг электролитийн аргаар ялгахад ашигладаг. Эдгээр катодын давуу тал нь алт, мөнгөний ордыг устай усаар угааж, танталд хор хөнөөл учруулахгүй.

Тантал нь зөвхөн химийн үйлдвэрт чухал ач холбогдолтой биш юм. Олон судлаач химич нар өдөр тутмынхаа лабораторийн практикт түүнтэй уулздаг. Тантал тигель, аяга, хусуур нь ховор биш юм.

"Чи тантал мэдрэлтэй байх хэрэгтэй ..."

Танталын өвөрмөц чанар нь түүний өндөр биологийн нийцтэй байдал, i.e. хүрээлэн буй эд эсийг цочроохгүйгээр бие махбодид үндэслэх чадвар. Энэхүү өмч нь танталыг анагаах ухаанд, голчлон нөхөн сэргээх мэс засалд - хүний ​​биеийг засахад өргөнөөр ашиглах үндэс суурь юм. Энэ металлын хавтанг жишээлбэл, гавлын яс гэмтсэн тохиолдолд ашигладаг - гавлын ясны хугарлыг хаадаг. Уран зохиолд тантал хавтангаар хиймэл чих хийж, гуянаас шилжүүлэн суулгасан арьс маш сайн үндэслэсэн тул тантал чихийг жинхэнэ чихнээс ялгахад хэцүү болсон тухай өгүүлдэг.

Тантал утас нь заримдаа булчингийн эд эсийн алдагдлыг нөхөхөд ашиглагддаг. Нарийхан тантал хавтангийн тусламжтайгаар мэс засалчид мэс заслын дараа хэвлийн хөндийн ханыг бэхжүүлдэг. Тэмдэглэлийн дэвтэр оёход ашигладагтай адил тантал үдээс нь цусны судсыг найдвартай холбодог. Танталаар хийсэн торыг нүдний протез үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Шөрмөсийг энэ металлын утаснуудаар сольж, мэдрэлийн утаснууд хүртэл оёдог. Хэрэв бид "төмөр мэдрэл" гэсэн хэллэгийг ихэвчлэн бэлгэдлийн утгаар ашигладаг бол та тантал мэдрэлтэй хүмүүстэй уулзсан байж магадгүй юм.

Хүн төрөлхтний зовлон зүдгүүрийг хөнгөвчлөх гэсэн хүмүүнлэгийн эрхэм зорилго нь домогт амиа алдсан хүний ​​нэрээр нэрлэгдсэн металлын хувь дээр байсан нь бэлгэдлийн чанартай зүйл байдаг ...

Гол хэрэглэгч нь металлургийн салбар юм

Гэсэн хэдий ч дэлхий дээр үйлдвэрлэсэн танталын дөнгөж 5% нь эмнэлгийн хэрэгцээнд зарцуулагддаг бол 20 орчим хувийг нь хэрэглэдэг. химийн үйлдвэр. Танталын үндсэн хэсэг буюу 45 гаруй хувь нь металлургийн салбарт ордог. Сүүлийн жилүүдэд тантал нь хүнд даацын, зэврэлтэнд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй тусгай гангийн хайлшны элемент болгон улам бүр ашиглагдаж байна. Тантал ганд үзүүлэх нөлөө нь ниобийтэй төстэй. Уламжлалт хромын ган дээр эдгээр элементүүдийг нэмснээр тэдгээрийн бат бөх чанар нэмэгдэж, хатуурах, зөөлрүүлсний дараа хэврэг байдлыг бууруулдаг.

Танталын хэрэглээний маш чухал талбар бол пуужин, сансрын технологид улам бүр хэрэгцээтэй байгаа халуунд тэсвэртэй хайлш үйлдвэрлэх явдал юм. 90% тантал, 10% вольфрамаас бүрдэх хайлш нь гайхалтай шинж чанартай байдаг. Хуудасны хэлбэрээр ийм хайлш нь 2500 ° C хүртэл температурт үр дүнтэй байдаг ба илүү их хэмжээний хэсгүүд нь 3300 ° C-аас дээш температурыг тэсвэрлэх чадвартай! Гадаадад энэхүү хайлшийг хушуу, яндангийн хоолой, хийн хяналт, зохицуулалтын системийн эд анги, сансрын хөлгийн бусад чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд нэлээд найдвартай гэж үздэг. Пуужингийн хошууг зэврэлт үүсгэдэг шингэн металлаар (литий эсвэл натри) хөргөх тохиолдолд тантал, вольфрамын хайлшгүйгээр хийх боломжгүй юм.

Тантал-волфрамын хайлшаар хийсэн эд ангиудын халуунд тэсвэртэй байдал нь тантал карбидын давхарга дээр тогтсон тохиолдолд (энэ бүрхүүлийн хайлах цэг нь 4000 ° C-аас дээш) байдаг. Туршилтын пуужин хөөргөх үед ийм хушуу нь асар их температурыг тэсвэрлэж, хайлш нь өөрөө хурдан зэвэрч, нурж унадаг байв.

Тантал карбидын өөр нэг давуу тал болох түүний хатуулаг нь алмазтай ойролцоо бөгөөд энэ материалыг металлыг өндөр хурдтайгаар зүсэх зориулалттай карбидын багаж үйлдвэрлэхэд хүргэсэн.

Стресс дор ажиллах

Дэлхийн танталын үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэг нь цахилгаан, вакуум үйлдвэрлэлд ногддог. Тантал өөрөө болон түүний исэл хальсны химийн өндөр идэвхгүй байдлаас шалтгаалан электролитийн тантал конденсаторууд нь маш тогтвортой, найдвартай, удаан эдэлгээтэй байдаг: ашиглалтын хугацаа нь 12 жил, заримдаа түүнээс дээш байдаг. Бяцхан тантал конденсаторыг радио дамжуулагч, радарын суурилуулалт болон бусад электрон системд ашигладаг. Эдгээр конденсаторууд өөрсдийгөө засах боломжтой нь сонин байна: өндөр хүчдэлд гарсан оч нь тусгаарлагчийг устгасан гэж бодъё - тэр даруй эвдэрсэн газарт дахин тусгаарлагч ислийн хальс үүсч, конденсатор юу ч болоогүй юм шиг ажилласаар байна.

Танталын исэл нь цахилгааны инженерийн хувьд хамгийн үнэ цэнэтэй шинж чанартай байдаг: хэрэв танталыг дүрсэн уусмалаар хувьсах цахилгаан гүйдэл дамжуулж, хамгийн нимгэн (хэдхэн микрон!) оксидын хальсаар бүрхэгдсэн бол энэ нь зөвхөн нэг чиглэлд явах болно. металлын уусмал. Тантал шулуутгагч нь энэ зарчим дээр суурилдаг бөгөөд жишээлбэл, төмөр зам, утасны унтраалга, галын дохиоллын системд ашигладаг.

Тантал нь цахилгаан вакуум төхөөрөмжийн янз бүрийн хэсгүүдийн материал болдог. Ниобий шиг энэ нь хүлээн авагчийн хувьд маш сайн ажил хийдэг, i.e. хүлээн авагч. Тиймээс 800 хэмд тантал нь өөрийн эзэлхүүнээсээ 740 дахин их хэмжээний хийг шингээх чадвартай. Мөн тэд танталаас чийдэнгийн халуун холбох хэрэгслийг хийдэг - анод, тор, шууд бус халсан катод болон бусад халсан хэсгүүд. Тантал нь ялангуяа өндөр температур, хүчдэлд ажилладаг чийдэнгийн хувьд үнэн зөв шинж чанарыг удаан хугацаанд хадгалах ёстой. Тантал утсыг кенотронуудад ашигладаг - жишээлбэл, компьютерийн технологид шаардлагатай хэт дамжуулагч элементүүд.

Танталын хажуугийн "мэргэжил"

Тантал нь үнэт эдлэлийн цехэд байнга зочлон ирдэг бөгөөд ихэнх тохиолдолд цагаан алтаар солигддог. Танталыг цагны хайрцаг, бугуйвч болон бусад үнэт эдлэл хийхэд ашигладаг. Мөн өөр нэг хэсэгт №73 элемент нь цагаан алттай өрсөлддөг: энэ металлаар хийсэн стандарт аналитик жин нь цагаан алтнаас чанарын хувьд доогуур биш юм. Танталыг автомат үзэгний хошуу үйлдвэрлэхэд илүү үнэтэй иридиумыг орлуулах зорилгоор ашигладаг. Гэхдээ бас энэ амжилтын жагсаалттантал дуусаагүй байна. Цэргийн технологийн мэргэжилтнүүд танталаас удирддаг пуужин, тийрэлтэт хөдөлгүүрийн зарим хэсгийг үйлдвэрлэх нь зүйтэй гэж үзэж байна.

Танталын нэгдлүүдийг мөн өргөн хэрэглэдэг. Тиймээс калийн фтортанталатыг синтетик резин үйлдвэрлэхэд катализатор болгон ашигладаг. Танталын пентоксид нь этилийн спиртээс бутадиен үйлдвэрлэхэд мөн адил үүрэг гүйцэтгэдэг.

Тантал ислийг заримдаа шил үйлдвэрлэхэд ашигладаг - хугарлын өндөр индекстэй шил үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цусны бүлэгнэлтийг хурдасгахын тулд бага хэмжээний төмрийн триоксид бүхий танталын таван ислийн Ta 2 O 5 хольцыг ашиглахыг санал болгож байна. Тантал гидридийг цахиурын хагас дамжуулагч дээр контактуудыг гагнахад амжилттай ашигладаг.

Танталын эрэлт хэрэгцээ байнга нэмэгдэж байгаа тул ойрын жилүүдэд энэхүү гайхамшигт металлын үйлдвэрлэл одоогийнхоос илүү хурдан өснө гэдэгт эргэлзэхгүй байна.

Тантал нь илүү хатуу ... тантал

Тантал бүрээс нь никель, хромын бүрээсээс дутахгүй сэтгэл татам байдаг. Зөвхөн гаднаасаа ч бус сэтгэл татам. Бүтээгдэхүүнийг янз бүрийн зузаантай тантал давхаргаар хучих боломжтой аргуудыг боловсруулсан. том хэмжээтэй(тигль, хоолой, хуудас, пуужингийн хошуу), бүрээсийг ган, төмөр, зэс, никель, молибден, хөнгөн цагаан исэл, бал чулуу, кварц, шил, шаазан болон бусад олон төрлийн материалд хэрэглэж болно. Бринеллийн хэлснээр тантал бүрээсний хатуулаг нь 180...200 кг/мм2, харин ангалсан баар буюу хуудас хэлбэртэй техникийн танталын хатуулаг нь 50...80 кг/мм хооронд хэлбэлздэг. 2 .

Цагаан алтнаас хямд, мөнгөнөөс илүү үнэтэй

Платиныг танталаар солих нь дүрмээр бол маш ашигтай байдаг - энэ нь түүнээс хэд дахин хямд юм. Гэсэн хэдий ч танталыг хямд гэж нэрлэж болохгүй. Танталын харьцангуй өндөр өртөг нь түүнийг үйлдвэрлэхэд ашигласан материалын өндөр үнэ, №73 элементийг олж авах технологийн нарийн төвөгтэй байдалтай холбон тайлбарлаж байна: нэг тонн танталын баяжмал авахын тулд 3 мянган тонн хүртэл боловсруулах шаардлагатай. хүдэр.

Боржин чулуу

Танталын түүхий эдийг хайх ажил өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Үнэ цэнэтэй элементүүд, түүний дотор тантал нь энгийн боржин чулуунаас олддог. Бразилд тэд аль хэдийн боржин чулуунаас тантал гаргаж авахыг оролдсон. Үнэн бол тантал болон бусад элементүүдийг олж авах энэ үйл явц нь үйлдвэрлэлийн ач холбогдолгүй - энэ нь маш төвөгтэй бөгөөд үнэтэй боловч ийм ер бусын түүхий эдээс тантал авч чадсан юм.

Зөвхөн нэг оксид

Шилжилтийн бусад олон металлын нэгэн адил тантал нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орохдоо хэд хэдэн исэл үүсгэдэг гэж өмнө нь бодож байсан. өөр өөр найрлага. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн судалгаагаар хүчилтөрөгч нь танталыг үргэлж исэлдүүлэн Ta 2 O 5 пентоксид болгон хувиргадаг болохыг харуулсан. Одоо байгаа төөрөгдөл нь тантал дахь хүчилтөрөгчийн хатуу уусмал үүссэнтэй холбон тайлбарлаж байна. Ууссан хүчилтөрөгчийг вакуум дор 2200 хэмээс дээш халаах замаар зайлуулдаг. Хүчилтөрөгчийн хатуу уусмал үүсэх нь танталын физик шинж чанарт хүчтэй нөлөөлдөг. Түүний хүч чадал, хатуулаг, цахилгаан эсэргүүцэл нэмэгдэж, харин соронзон мэдрэмж, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал буурдаг.